Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на октябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Самодельная йогуртница

Для приготовления йогурта в домашних условиях требуется  термостат, способный в течении 5 - 10 часов поддерживать температуру 38 - 40 градусов Цельсия. Йогуртницы, выпускаемые промышленностью, обычно содержат маломощный электрический нагреватель постоянно подключенный к питающей сети. В некоторых случаях это приводит к существенному отклонению температуры от оптимальной, что отрицательно сказывается на качестве получаемого продута. В данной статье предлагается схема и конструкция простого электронного термостата, способного поддерживать температуру с достаточной точностью. Схема электрическая принципиальная термостата приведена на рисунке.

Зелёный светодиод HL1 является индикатором наличия сетевого напряжения. На элементах VD2, R1, R2 и R3 собран стабилизированный источник питания с выходным напряжением 12В.  Кремниевые диоды VD3, VD4 используются в качестве датчика температуры. При температуре 20°C падение напряжения на них около 1В, а коэффициент преобразования составляет -4 мВ/°C. Компаратор DA1.2 сравнивает напряжение на датчике с уставкой, получаемой с переменного резистора R9.  Благодаря резисторам R11, R12 компаратор работает с небольшим гистерезисом. Если температура ниже заданной, то напряжение на входе 3 DA1.2 выше, чем на входе 2 DA1.2, выходной транзистор компаратора заперт, мощный высоковольтный полевой транзистор VT1 открыт, т. к. благодаря резистору R13 на его затворе присутствует напряжение 12 вольт. На нагреватель R17 подаётся выпрямленное сетевое напряжение. Когда температура поднимется выше заданной, то выходной транзистор компаратора откроется, а VT1 запрётся, нагреватель выключится. Красный светодиод HL2 является индикатором включения нагревателя. Переменный резистор R9 снабжён шкалой 20°C - 60°C, позволяющей задавать желаемое значение температуры. Подстроечные резисторы R5 и R6 задают границы  диапазона регулирования температуры.

Описанная схемная реализация имеет недостаток, заключающийся в том, что в случае обрыва цепи датчика произойдёт неконтролируемый рост температуры нагревателя. Для устранения этого недостатка используется компаратор DA1.1, выход которого соединён с выходом DA1.2 по схеме "монтажного  или". В случае обрыва в цепи датчика напряжение на входе 6 DA1.2 окажется выше, чем на входе 5. Выходной транзистор компаратора DA1.1 откроется и VT1 будет заперт независимо от состояния DA1.2. 

Демпфирующая цепочка (снаббер) R16, С6 защищает транзистор VT1 от пробоя короткими высоковольтными импульсами, которые иногда возникают в питающей сети. 

Конструкция и детали

Устройство состоит из двух частей - электронного блока и термостабилизированной поверхности, представленных на следующей фотографии. 

Электронный блок собран в пластмассовой коробке размером 100х75х65 [мм]. Ось переменного резистора R9 выведена на верхнюю панель блока. Торец этой оси немного заглублён относительно уровня верхней панели. На нём имеется шлиц, позволяющий с помощью отвёртки менять заданную температуру. Также на верхнею панель вынесены светодиоды HL1 "Сеть" и HL2 "Нагрев". Монтаж электронного блока выполнен на макетной плате, представленной на следующей фотографии. 

Термостабилизированная поверхность изготовлена из металлического подноса, внутри которого размещены датчик температуры VD3, VD4 и нагреватель R17, в качестве которого использован нагревательный элемент от фотоглянцевателя. Нагреватель и датчик смонтированы на алюминиевой пластине толщиной 5 мм, прикрученной к дну подноса 6-ю винтами с потайными головками. Пластину следует изготовить по размерам дна подноса. Краску с внутренней поверхности дна подноса нужно счистить и нанести на него тонкий слой теплопроводящей пасты КПТ-8 или, что хуже, смазки Литол-24, а затем установить пластину и прикрепить винтами. Размеры пластины можно существенно уменьшить или даже вовсе от неё отказаться, если использовать поднос из алюминия, теплопроводность которого существенно больше, чем у стали. Нагреватель следует разместить в середине пластины. Взаимное положение нагревателя и датчика показано на фотографии. Зазор между нагревателем и датчиком нужно заполнить теплопроводящей пастой. 

Со стороны нагревателя поднос закрыт крышкой из фанеры. Между крышкой и нагревателем полезно проложить теплоизолятор - тонкий войлок, синтепон и т.п.

Электронный блок подключается к термостабилизированной поверхности с помощью самодельного четырёхжильного кабеля длиной 50 см, заканчивающегося разъём DB-9. Провода, идущие к нагревателю, следует перевить, а для подключения датчика использовать провод в экране, как это показано на схеме.

В качестве HL1 можно использовать любой зелёный светодиод, например L-1154GF фирмы Kingbright, в качестве HL2 - любой красный, например L-1154ID той же фирмы.

VD3, VD4 1N4148 можно заменить на КД512 или КД503 с любой буквой.  VT1 IRF740 можно заменить на IRF840.

Резисторы R1, R2, R4, R7 и R10 желательно использовать стабильные С2-23, MF-25 и т.п. Подстроечные резисторы R5 и R6 СП5-3, СП5-14 или 3266 bowrns. Переменный резистор R9 должен иметь линейную зависимость сопротивления от угла поворота оси (для отечественных резисторов - группа А, для импортных - B). Автор использовал проволочный резистор ПП3-20.

Данное устройство имеет непосредственную связь с питающей сетью.  Все операции по наладке рекомендуется выполнять подключив электронный блок к сети через разделительный трансформатор 220В/220В. 

Наладка устройства сводится к установке границ диапазона регулировки температуры. Для этого потребуется термометр и цифровой вольтметр или мультиметр. 

Термометр следует расположить вблизи датчика и записать его показания. После этого нужно измерить напряжение на датчике - контрольная точка КТ1. Зная коэффициент преобразования датчика (- 4 мВ/°C) легко рассчитать какое будет напряжение на датчике при температуре 20°C (V1) и при 60°C (V2).

Подключив вольтметр к КТ3 нужно установить на этой контрольной точке напряжение V2 с помощью подстроечного резистора R6. Далее следует установить на КТ2 напряжение V1 с помощью R5. Поскольку эти регулировки являются взаимозависимыми их следует повторить несколько раз. На этом наладку устройства можно считать законченной.

В заключении несколько советов по эксплуатации.

Для равномерного прогрева йогурта полезно создать над термостатированной поверхностью замкнутый термоизолированный объём. Проще всего это сделать с помощью одеяла или толстого пледа.

Шкала на электронном блоке, по которой устанавливается температура поверхности, носит ориентировочный характер. Кроме того температура йогурта может несколько отличаться от температуры поверхности из-за несовершенства теплоизоляции. В связи с этим рекомендуется, используя термометр, помещённый в сосуд с водой, составить таблицу поправок для шкалы термостата. При выполнении этой работы следует использовать ту же посуду и ту же теплоизоляцию, что будет применяться в дальнейшем для приготовления йогурта.

Данный термостат имеет расширенный температурный диапазон. Это позволяет использовать его не только по прямому назначению, но и для других кулинарных и технических целей. Например для приготовления теста,  подогрева раствора при травлении печатных плат и т.д. 

При отрицательной температуре в помещении электронный блок может заблокировать включение нагревателя, т.к. эта ситуация будет воспринята как неисправность (обрыв) датчика. Устройство не предназначено для эксплуатации в таких условиях, но если любым способом нагреть датчик до плюсовой температуры, то термостат заработает.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 Компаратор
LM393
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VT1 MOSFET-транзистор
IRF740
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VD1 Диодный мост
RC207
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VD2 ИС источника опорного напряжения
TL431
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VD3, VD4 Выпрямительный диод
1N4148
2 Поиск в LCSCВ блокнот
HL1 СветодиодL-1154GF1 Поиск в LCSCВ блокнот
HL2 СветодиодL-1154ID1 Поиск в LCSCВ блокнот
R1 Резистор
39 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R2 Резистор
10 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R3 Резистор
43 кОм 2Вт
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R4, R10, R13 Резистор
22 кОм
3 Поиск в LCSCВ блокнот
R5, R6 Резистор подстроечный
1 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R7 Резистор
1.5 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R8 Резистор
180 Ом
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R9 Переменный резистор3.3 кОм1 Поиск в LCSCВ блокнот
R11, R14 Резистор
1 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R12 Резистор
4.7 МОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R15 Резистор
100 кОм 0.5Вт
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R16 Резистор
47 Ом 0,5Вт
1 Поиск в LCSCВ блокнот
C1 Конденсатор500 мкФ 16В1 Поиск в LCSCВ блокнот
C2-C5 Конденсатор0.1 мкФ4 Поиск в LCSCВ блокнот
C6 Конденсатор0.01 мкФ 250В~1 Поиск в LCSCВ блокнот
FU1 Предохранитель плавкий1 А1 Поиск в LCSCВ блокнот
X1 РазъёмDB91 Поиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (1) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Лазерный модуль 650нм 5мВт Мини гравер 125 Ватт
вверх