TERMOSTAATTI DIGITAALINÄYTÖLLÄ


15.8.2010

Kyllästyneenä epäämääräisesti toimiviin termostaatteihin ja koska nurkissa oli valmiina osia päätin rakentaa parikin termostaattia eri käyttötarkoitukseen.
Ensimmäinen tarve oli yrttien kuivauskaapin termostaatti ja kun se tuntui hyvin pelaavan, niin tein toisen ohjaamaan kellarissamme kovilla pakkasilla tarvittavaa lisälämmitintä.

Kokonaisuus muodostuu neljästä piirilevystä, jotka "kellariversiossa" on kasattu päällekkäin muoviseen moottorinsuojakytkimen koteloon. Kotelon kanteen olen tehnyt aukon, johon on liimattu plexinen ikkuna näyttöä varten.
Ensimmäisellä piirilevyllä sijaitsevat verkkopuolen osat, kuten varsinainen tehorele, verkkomuuntaja ja tasasuuntaus suodatuskondensaattoreineen.
Käyttötarpeen mukaan (jos on irrallinen pistorasialiitäntäinen kuorma) voidaan käyttää molemmat navat kytkevää ohjausrelettä. Muuntajassa on kaksi erillistä toisiokäämiä, joista toiselta saatu jännite syöttää tasauuuntauksen ja zener-vakavoinnin jälkeen ainostaan jännitemittaria.
Toisesta käämistä saatu jännite on puolestaan lopuksi vakavoitu 7812-regulaattorilla. Sähkönsyöttölinjoissa on varmuuden vuoksi 33 voltin varistorit verkosta tulevien ylijännitepiikkien varalle. Laitteessa on myös luonnollisesti verkkosulake - vaikkei se näy piirroksessa!



Yläpuolella on kuva termostaattikortin ensimmäisestä protolevystä - se ei ole alla olevan kaavion mukainen mm. käytetyn lutikan ja säätöjen suhteen!

Termostaattikortin kytkennällä saadaan ulostuloon 100mV/Celsius, joten näyttölaitteeksi kytketty tavanomainen 2 voltin täysnäyttämällä toimiva LCD-näyttöinen volttimittari näyttää lämpötilan suoraan 0,1 asteen tarkkuudella.
Potentiometrillä R10 asetetaan haluttu lämpötila. Tämä potikka on säätötarpeensa takia varustettu nupilla. Painikkeella voidaan valita näyttöön sitä painettaessa haluttu lämpötilan asetusarvo, muutoin se näyttää vallitsevaa lämpötilaa.
Mittarin kalibrointi tapahtuu trimmereillä nolla-asateisessa ja kiehuvassa vedessä. Tietysti kalibrointi voidaan tarvittaessa pienempää lämpötila-aluetta suorittaa muissakin pisteissä.
Takaisinkytkennän R4 ja R12 vastuksilla säädetään laitteen hystereesi. Koska systeemi ohjaa relettä, se on syytä valita riittävän suureksi, jottei termostaatista muodostu "summeria".
Mikäli tämän takaisinkytkennän vastusten arvo on yhteensä 1,8 Mohm on lämpötilaero 0,2 astetta ja jos se on 300 kohm on ero 0,7 Celsiusta.

Seuraavassa taulukossa on kahden rakentamani termostaatin vastusarvot erilaisille säätöalueille.
Lämpötila-alue +2,5...+35 C Lämpötila-alue +23...+45 C
R6 = 3,32 kohm R6 = 5,0 kohm
R3 = 160 ohm R3 = oikosuljettu
Termostaattikortin piireistä AD580 on jännitereferenssi ja AD590 varsinainen anturimikropiiri, joka johdotetaan haluttuun paikkaan.
Tästä piiristä on saatavana eri tarkkuusluokkien (ja samalla eri hintaluokkien!!) versioita. Halpaa ratkaisua haluttaessa voi tietysti tyytyä edullisiin muovikuorisiin anturipiireihin tai NTC-vastuksiin.
Koska halusin laitteesta mahdollisimman luotettavan ja kalibroinnista pysyvän niin päädyin kuitenkin tähän ratkaisuun.
Kortilla oleva ledi on "vilkkumallia" ja johdotettu etulevyyn ja se palaa, mikäli lämpötila on korkeampi kuin termostaatti on säädetty. Tämä siksi, että normaalitilanteessa mittari näyttää anturin lämpötilaa ja on mahdollista, että asetusarvon potikkaa on vahingossa siirretty väärään asentoon.

Laitteen näyttölaitteen volttimittarina voi tietysti käyttää valmista paneelimittaria, vaikkapa Bebekiltä saatavaa rakennussarjaa tms.
Tässä versiossa käytin 7136-piiriä, joka on tavanomainen nestekidenäytölle tarkoitettu halpa A/D-muunninpiiri. Volttimittarin kytkentä on suoraan piirin alkuperäisen valmistajan Intersilin datakirjasta. Hankalissa olosuhteissa tämä mittariosuus on laitteen heikoin lenkki (lämpötila-alue ei oikein riitä tavanomaisella nestekidenäytöllä kuin ei mikropiirilläkään pakkasen puolella). Tällöin voi käyttöön ottaa joko laadukkaamman nestekidenäytön tai ledinäyttöisen mittarin.

Anturimikropiirin olen valanut araldiitilla kaapelin päähän asettettuun suojaputkeen. Systeemin massa on pyrittivä pitämään mahdollisimman pienenä, jos tarvitsee nopeasti reagoivaa termostaattia. Tämmöisessä tarpeessa voi olla hyötyä siitä, että jotkut kalliimmat versiot AD590:stä ovat hyvin pienikokoisia keraamiseen koteloon pakattuja malleja.
Laitteet ovat olleet jatkuvasti verkkoon kytkettyinä vuodesta 1993 varsin ukkosalttiilla haja-asutusalueella ja toimineet tähän asti moitteetta.

Seuraavaksi pari kuvaa kasvikuivurissa käyttämästäni versiosta kuvattuna keväällä 2010.





TAKAISIN TEKNIIKKAHAKEMISTOON !