Как сделать терморегулятор для аквариума

By   05.04.2017

Содержание аквариумных рыбок в домашних условиях требует определенных условий. Большинство пород рыб в диких условиях проживают в тропических водоемах, температура воды в которых составляет не менее 22–25 градусов. Такие значения гораздо выше комнатной температуры в привычных нам условиях средних широт.

Особенно важно обеспечить приемлемые значения температуры воды в межсезонный период, когда средняя температура воздуха снижается, а центральное отопление еще не включено. Практически все рыбки требуют не только повышенной температуры, но и постоянство ее значения. Слишком большое несоответствие температуры воды привычным значениям не только приведет к болезням и отставанию в развитии, но и к гибели рыб. Некоторые разновидности для стимуляции размножения нуждаются в определенных колебаниях температуры воды с течением времени суток. Ручной регулировкой невозможно достигнуть приемлемого постоянства температуры. Подобные требования способен выполнить только нагреватель для аквариума с терморегулятором и автоматической стабилизацией температуры в заданном интервале с необходимой точностью.

В продаже можно встретить самые разные типы регуляторов температуры — от простейших контактных термометров и термостатов до цифровых регуляторов с возможностью программирования температуры в зависимости от дня недели и времени суток. К сожалению, стоимость подобных устройств достаточно велика и их приобретение не всегда оправданно, особенно, если речь идет о первых шагах в аквариумистике. Оптимальным вариантом будет сделать терморегулятор для аквариума своими руками.

Есть достаточно неплохие схемы, несложные для повторения, надежные и содержащие небольшое количество распространенных компонентов. Ниже представлена одна из таких схем, собранная на электронном компараторе. Микросхема компаратора, примененная в устройстве, известна своей надежностью и стабильностью параметров.

Схема

Разработанная достаточно давно, она и сейчас продолжается выпускаться, как отечественной промышленностью, так и за рубежом. Массовость применения и несложная технология обусловили ее невысокую стоимость.

Работа схемы

Принцип работы компаратора напряжения заключается в сравнении напряжения на входах микросхемы. Один из входов подключен к делителю напряжения, собранному на резисторах R4 и R6. Нижний резистор выбран переменным, чтобы можно было задавать температурный порог включения компаратора. Второй вход микросхемы подключен к делителю напряжения на резисторе R5 и терморезисторе R8. Свойство терморезистора таково, что он изменяет значение сопротивления в зависимости от температуры. Для правильной работы схемы необходим терморезистор с отрицательным коэффициентом изменения сопротивления. То есть, при увеличении температуры сопротивление должно уменьшаться.

Если температура воды в аквариуме ниже установленной переменным резистором, то на выходе компаратора присутствует напряжение, которое включает электромагнитное реле. В свою очередь, реле коммутирует обогреватель для аквариума. При увеличении температуры компаратор переключается и на выходе напряжение пропадает, реле отключается.

Рекомендации по применяемым радиоэлементам:

  • В настоящее время может оказаться затруднительным приобретение компаратора К554СА3 отечественного производства.К554СА3Для его замены можно использовать импортную микросхему компаратора LM311, которая широко распространена и является полным аналогом.LM311
  • Терморезистор должен быть с отрицательным температурным коэффициентом, например, типа ММТ-1с, сопротивление в диапазоне от 5 до 15 кОм. Выбранный тип резистора хорош тем, что имеет малые габариты и позволяет хорошо загерметизировать датчик для защиты от попадания воды. Вместо него можно использовать также любой импортный терморезистор с аналогичными характеристиками.ММТ-1
  • Напряжение срабатывания электромагнитного реле должно быть рассчитано на напряжение питания схемы. В данном случае 12 В. Реле должно с некоторым запасом допускать коммутацию тока, потребляемого аквариумным нагревателем. Доля нагревателя небольшой мощности реле типа РЭС-9 является оптимальным вариантом.РЭС-9
  • Диод VD1, шунтирующий обмотку реле, может быть любого типа, поскольку его назначение состоит в предохранении выходного транзистора компаратора от бросков ЭДС самоиндукции в момент выключения реле.
  • Переменный резистор должен обеспечивать плавность регулировки. Нежелательно использовать потенциометры с угольным слоем, особенно от дешевой аппаратуры китайского производства. Наилучший вариант — проволочный потенциометр ПП-3.Переменник
  • Диодный мост источника питания должен обеспечивать ток до 1 А и может быть в любом исполнении, в том числе как монолитной конструкции, так и из отдельных диодов.
  • Напряжение питания схемы составляет 12 В.
  • Светодиод, индицирующий включение нагревателя, может быть любым. Он никак не влияет на работу устройства. Следует только подобрать сопротивление ограничительного резистора R7 для обеспечения необходимого тока.

Светодиод находится под потенциалом сети и должен быть вместе с резистором тщательно изолирован.

Регулировка схемы

Терморегулятор для аквариума, собранный правильно и из исправных компонентов, не требует никаких регулировок, кроме первоначальной градуировки положений регулятора температуры. Для этого нужно воспользоваться образцовым термометром, помещенным в ту же емкость с водой, что и термодатчик. Измеряя термометром температуру воды, при которой происходит включение нагревателя при разных положениях регулятора, измеренные значения наносят на шкалу потенциометра. Нужный диапазон регулировок температуры можно изменить, подбирая в небольших пределах значения резисторов R4 и R5.

Улучшения схемы

Для улучшения характеристик схемы и увеличения надежности следует внести в исходный вариант некоторые изменения. В первую очередь это касается стабилизации напряжения питания. От стабильности напряжения питания будет зависеть точность регулировки и стабильность температуры.

В качестве стабилизатора наиболее целесообразно применить интегральный стабилизатор напряжения на микросхеме КР142ЕН8Б (КРЕН8Б), ее импортным аналогом будет микросхема 7812. Данная микросхема предназначена для стабилизации напряжения 12 В при токе до 1 А. Поскольку потребляемый устройством ток не превосходит указанной величины, то можно ограничиться установкой только интегрального стабилизатора без мощных дополнительных транзисторов.

7812

Для исключения перегрева микросхему интегрального стабилизатора желательно разместить на небольшом радиаторе из дюралюминиевой пластины.

Корпус микросхемы соединен с одним из ее выводов, поэтому радиатор охлаждения не должен иметь электрического контакта с остальными элементами схемы.

В стабилизаторе требования к диодному мосту такие же, как и в базовой схеме. Поскольку для нормальной работы схемы напряжение после диодного моста должно составлять 15–25 В, то конденсатор фильтра С1 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 50 В. Конденсатор С2 предназначен для устранения высокочастотных пульсаций. Без него работа стабилизатора может стать неустойчивой.

Приведенный на схеме вариант включения реле допустим только при небольшой нагрузке в цепи нагревателя. Для более мощных потребителей реле должно быть также мощным. При этом ток срабатывания мощных реле обычно больше допустимого для выходного транзистора компаратора. Для увеличения надежности работы схемы и предохранения выходного каскада микросхемы от перегрузки реле следует включить через дополнительный каскад на мощном транзисторе.

Транзисторный ключ выполняется на транзисторах КТ815–817 с любым буквенным индексом.

Транзисторный ключ

В данном случае можно применить любое мощное реле, у которого допустимо напряжение 220 В на переключающих контактах. Автомобильное реле здесь не пригодно, поскольку не предназначено для коммутации высокого напряжения. Очень удобны электромагнитные реле, которые применяются в стабилизаторах сетевого напряжения релейного типа.

Для возможности ступенчатой регулировки температуры, чтобы постоянно не крутить регулятор, можно воспользоваться подключенными в схему через переключатель (день–ночь) двумя потенциометрами, каждый из которых настроен на свою температуру.

Конструкция термодатчика

Для того чтобы датчик температуры нормально функционировал, он должен иметь непосредственный контакт с измеряемой средой. По понятным причинам опускать терморезистор в воду нельзя. Требуется поместить его в герметичный корпус.

Наиболее просто это сделать, если взять поливинилхлоридную трубку подходящей длины с одним запаянным концом и поместить в нее терморезистор с припаянными проводами. В месте нахождения датчика в трубке не должно быть воздуха, поскольку он является хорошим теплоизолятором и показания датчика не будут соответствовать истинным. Можно залить трубку с датчиком монтажным силиконовым герметиком. К тому же при таком способе дополнительно улучшается изоляция датчика от окружающей среды.

Герметик обязательно должен быть бескислотным. В противном случае терморезистор быстрой выйдет из строя.

Вместо поливинилхлоридной трубки можно применить термоусаживающуюся трубку. После помещения в нее датчика ее нужно обдуть горячим воздухом, например, от строительного фена. При нагревании трубка уменьшается в диаметре и плотно обжимает датчик вместе с проводами. Один конец трубки также должен быть надежно запаян. Обдувать горячим воздухом трубку нужно, начиная от запаянного конца, чтобы там не осталось воздуха. Если взять цветную трубку, например, зеленую, то она будет почти не заметна в воде.

В обоих случаях верхний край трубки должен быть выше уровня воды.

Собранная конструкция помещается в подходящий корпус. Длина соединительных проводов от датчика и нагревателя должна быть такой, чтобы можно было удобно разместить регулятор и исключить попадание в него воды.

Предостережения

Довольно часто можно встретить возражения, что электромагнитные реле обладают низкой надежностью и склонны к обгоранию контактов. Из таких соображений приведенная выше схема терморегулятора может быть адаптирована для использования тиристоров — бесконтактных полупроводниковых переключателей.

Подобный нагреватель с терморегулятором для использования совместно с аквариумом совершенно недопустимо, поскольку отсутствует гальваническая развязка с питающей сетью! По той же причине, в целях безопасности, источник питания подобной схемы должен быть исключительно трансформаторным.

Подключение термодатчика с отрицательной характеристикой имеет свои особенности. При неисправности терморезистора или обрыве соединительных проводов его сопротивление увеличивается и компаратор считает, что температура уменьшилась, поэтому подает сигнал на включение реле. Нагреватель будет включен постоянно вне зависимости от температуры воды. Поэтому крайне важно тщательно выполнить конструкцию датчика температуры.

Заключение

В этой статье для регулировки температуры в аквариуме была предложена схема на электронном компараторе. Для повышения качества и надежности работы данной схемы были предложены улучшения. А также даны рекомендации при выборе радиоэлементов.

Видео по теме

Читайте также:   Две схемы реле времени с задержкой выключения на 220В

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *