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自制简易的水族箱温控器

时间:2019-02-15 08:33:06来源:网络 作者:admin 点击:
水族箱温控器主要用于夏天水族箱散热风扇和电子制冷温控,控温的范围设计为23~29℃,实测温精度小于正负0.5℃,很适合DIY水族散热风扇和电子冷水机的朋友制作参考。由于电

水族箱温控器主要用于夏天水族箱散热风扇和电子制冷温控,控温的范围设计为23~29℃,实测温精度小于正负0.5℃,很适合DIY水族散热风扇和电子冷水机的朋友制作参考。由于电路很简单,相信稍为有电子制作经验的朋友都能按图顺利制作。温控驱动执行电路设计了两种供选择,分别是用N沟道功率MOSFET管和继电器,电路分别如上图和下图所示,可根据实际需要选择制作。

一、工作原理

两款电路不同之处,仅在驱动执行电路部分,工作原理基本一样。现以功率MOSFET管那款作原理介绍。电路主要由温度传感器RT1、测温桥路、带滞后的电压比较器、工作指示及驱动电路等部分组成。温度传感器RT1是一只密封在环氧树脂中的负温度系数热敏电阻(NTC)。这类温度传感器品种及封装形式有很多种,常见的就是本电路采用的那种。相对于铂电阻和集成温度传感器,NTC热敏电阻的主要缺点是线性度较差,但如果测量范围较小时仍然可以获得较好的精度,完全可以在水族控温领域有良好表现。事实上现在市场上的水族电子控温器基本都是用NTC热敏电阻作温度探头。负温度系数热敏电阻(NTC)的标称阻值是指在常温为250C时的电阻值。

测温电桥由温度传感器RT1与R6、VR1、R2、R7组成。IC1是一块双运放lm358N,在这里只用了其中一运放,接成带滞后的电压比较器。其同相输入端加有VR1调定的基准电压,调节VR1就可以在控温范围内设定不同的温度;反相输入端则加有R6与RT1的分压,由于RT1的阻值是随被测环境温度变化而改变的,因此ICIA反相端电位也随温度变化而改变。MOSFET管Q1在ICIA输出电平(L≈0V,H≈10.5V)的控制下对负载散热风扇Fan起电源开关作用。当水族箱水温高于VR1的调定温度值时,RT1阻值较小,R6和RT1分压后使ICIA反相输入端2脚的电位较低,此时ICIA的同相输入端3脚电位大于反相输入端电位,ICIA因而输出高电平,使MOSFET管Q1饱和导通,负载散热风扇Fan得电工作,对水族箱水降温,同时LED2点亮,显示负载Fan处于工作状态。随着水温的下降,RT1的阻值逐渐增大,ICIA反相输入端2脚的电位也随之逐渐升高,当高于同相端基准电位时,ICIA即翻转输出低电平,Q1截止,负载Fan停止工作,同时LED2熄灭。以后,当水温又将逐渐回升,当升至高于设定温度时,又重复上述过程,如此周而复始使水族箱水温保持在恒定值。

VR1为温度设置用可调电阻,当VR1滑臂往上调节时,设定温度变低,反之则变高,控温的范围设计为23~29℃。

二、制作要点

PCB元件布局和底面铜印刷线图见上图、下图,用常规热转印方法就可以很容易制作好。电路所采用的NTC温度传感器是很常见的,在一般元器件商店就能轻易买到;而其他所有电阻均选用1/4W碳膜电阻,误差5%那一级就可以;小电容采用体积较小的独石电容,也可以用一般瓷片电容,VR1采用多圈精密可调电阻,方便准确设置好启控温度。电源是用DC12V的,需外接。继电器那一款如负载是用独立电源供电,则温控板的电源能提供电流大于50mA就行了,故此几乎所有DC12V的电源适配器都能用。如果温控板跟负载是共用同一电源,则电源的功率须视负载的大小来选用。图示PCB所装的那种规格的继电器触点容量一般多为5A/240VAC或7A/240VAC,控制一般负载已足够有余。当温控板是用来控制电子致冷的,要尽量控制电子致冷块的供电电源交流输入端,而尽量不要直接控制电子致冷块的直流供电端。当负载很大时,可考虑更换更大触点容量的继电器或接驳交流接触器。用MOSFET管的那款,供电电源的电流大小要视所控制的负载大小来定。MOSFET管选用很容易买到而且便宜的IRF540,耐压为100V,最大可处理30A电流。另外,如控制的负载电流大于5A,则需要在PCB相应的铜箔位置做镀锡处理来加大其承载大电流的能力,并且导线要直接焊在PCB上,因为实物图示所装的那种接线端子最大承载电流是5A。风扇属感性负载,如果用三极管或MOSFET驱动,按常规电路设计需要在其两端并联一只续流二极管,以消除驱动开关管在关断时风扇产生的感生电动势,保护开关管。对于此电路由于电源电压较低和选用的MOSFET管耐压够高,所以省略了。

如果选用的MOSFET管耐压达不到要求或者仍不放心的话,可在相应位置加一只二极管,相关PCB也作了修改,如上图(略)所示。另外,设计PCB时是用长30mm的那种大保险管和用那种卧式散热片,如果采用那种短的保险管和竖装的散热片,PCB也可以按下图(略)制作。还有一点提一下,用MOSFET管的那款PCB已预留有散热片和保险管位置,但这并非是必需的,读者可按实际需要选择是否安装。实际试用时控制早几年买的捷宝4头水族散热扇(12V/0.76A),MOSFET管没装有散热片,但长时间在高温环境下工作并没感觉到有丝毫温升感,用手触摸管身时几乎感觉不到有温度,MOSFET管导通时DS极间压降实测仅为0.05V,可以算得出功耗很小。所以,如果仅仅是控制几个小散热风扇则无须安装散热片。本文由容源电子网(www.dziuu.com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。

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