Плата терморегулятора

Схема терморегулятора

Терморегуляторы предназначены для поддержания температуры на определенном уровне. В нашем случае, терморегулятор не позволит нашим железякам перегреться. Это простая схема терморегулятора, которая понадобится мне в моем будущем проекте. Мы разберем из чего она состоит, как она работает, соберем и проверим все на практике.

Используемые компоненты

Цель этого проекта заключается в создании простого, с минимальным количеством деталей, компактного устройства для автоматического включения вентилятора при достижении заданной температуры. Это нужно для того, что-бы снизить потребление устройства, шум, к тому же это само по себе здорово. Схема этого терморегулятора состоит всего из семи радиоэлементов. Ключевую роль в схеме выполняет сдвоенный компаратор U1 LM393.

Распиновка выводов LM393

Он сравнивает два напряжения на своих входах через резистивные делители, а затем уже выдает сигнал на выходе. Но так как выходной ток компаратора слаб, потребуется использование полевого транзистора Q1. Из тех что были в магазине, мне подошел APM4010N. Вообще подойдет любой транзистор, при условии что он должен быть N- канальный, а рабочий ток должен соответствовать вашей нагрузке. В качестве нагрузки я использовал 80 мм кулер от блока питания. Его рабочий ток составляет около 150мА, чего мне хватит с головой.

NTC термистор 103

Следующим немаловажным элементом служит NTC термистор R1. Этот термистор я нашел в старом аккумуляторе от ноутбука. На нем была надпись 103ED7, а это значит что его сопротивление при 25°C равно 10 кОм. Термистор это тот же резистор, только изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры. NTC обозначает, что сопротивление снижается от повышения температуры. Термисторы отличаются формой, размером, материалом изготовления и способом монтажа.

Описание схемы

Схема терморегулятора
Схема терморегулятора на LM393

Схема терморегулятора и принцип ее работы банально прост. Резистивный делитель R3 и R4 задает опорное напряжение в 6.59 вольт на инвертирующий вход. А резисторы R1 и R2, при температуре 25°C всего 3.83 вольта на неинвертирующий. Соответственно, при повышении температуры сопротивление R1 падает, а напряжение на делителе будет расти. Когда напряжение делителя неинвертирующего входа превысит напряжение инвертирующего, на выходе компаратора появится напряжение, которое откроет транзистор. Винты кулера закрутятся, и миссия будет выполнена. Что бы легко вычислить напряжение через делитель, рекомендую воспользоваться этим чудесным калькулятором делителя напряжения. Остается один непонятный резистор R5. Это подтягивающий резистор на 5-15 кОм. Без него компаратор не будет работать. Так же он защищает затвор Q1 от электромагнитных помех.

Зависимость температур и сопротивлений

Очевидно, что сопротивление термистора зависит от температуры. Производители NTC датчиков прилагают документацию к своей продукции, с помощью которой можно рассчитать соотношение температуры к сопротивлению.

График соотношения сопротивления к температуре

Это наш график соотношения сопротивления к температуре. Как вы видите, он отнюдь не линейный. Любой термистор имеет небольшую погрешность. Его параметры, линейность и чувствительность, зависят от материала из которого он изготовлен.

Таблица соотношения сопротивления к температуре

Вверху приведена таблица нашего термистора с шагом в 1°C, и мы будем опираться на нее для расчетов. Схема нашего аналогового терморегулятора прекрасно программируется на нужную нам температуру срабатывания. Мы знаем что опорное напряжение на инвертирующем входе у нас 6.59 вольт. Что бы вентиляторы заработали, нужно что-бы на неинвертирующем входе было напряжение выше, чем на инвертирующем. Сопротивление R2 у нас 4.7 кОм всегда остается постоянным, а сопротивление R1 должно упасть примерно до 3.9 кОм. Получается, что наш вентилятор включится при 48 °C.

Сопротивление R2 (кОм)Температура срабатывания °C
12.325
1030
835
6.540
5.345
4.450
3.655
360
2.565
2.170
1.875
1.580
Подбор резистора R2

Эту таблицу можно использовать для подстройки терморегулятора, подставив на место R2 нужный резистор. Можно поставить вместо резистора R2 подстроечный резистор на 20 кОм для регулировки порога срабатывания.

Печатная плата

Печатная плата терморегулятора

По классике, набросал печатную плату в Sprint Layout с использованием SMD компонентов. У меня были резисторы размера 1206 для компактности.

Плата терморегулятора

В растворе перекиси водорода, и лимонной кислоты родилась вот такая вот плата. Не забудьте перед печатью отзеркалить плату.

После сборки устройство прекрасно работает. Если вам понравилась статья или подача материала, тогда оставляйте комментарии и делитесь ссылкой с друзьями.

Файлы проекта

НазваниеФайлЗагрузить
Схема + печатная платаZIP PDF
Документация LM393PDFPDF

Понравилась статья? Не забудьте ей поделиться:

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *