Обогреватель для аквариума с терморегулятором своими руками

Как сделать терморегулятор для аквариума своими руками

Аквариумные рыбки требовательны к условиям содержания. Их здоровье и красота зависят от объема аквариума, наличия укрытий, характера донного покрытия, уровня аэрации воды и ее температуры. И если одни рыбки могут выдерживать существенные колебания температур, то для других они могут быть губительными. И особенно важно поддерживать определенный уровень тепла в нерестовый период. От этого зависит созревание и качество икры, скорость проклевывания мальков и их выживаемость.

Чтобы получить и сохранить здоровое потомство рыбок, используют специальный аквариумный нагреватель с терморегулятором.

Зачем нужен самодельный терморегулятор?

Покупные терморегуляторы очень массивные. Рассчитаны они для содержания объемных аквариумов с прихотливой живностью. Для начинающих аквариумистов, разводящих небольших рыбок в маленьких емкостях, они не подходят. Да и затраты будут неоправданными (покупная водонагревательная техника дорогая). Поэтому терморегулятор для аквариума своими руками — это:

• Дешево (собирается из сподручных материалов);
• Практично (подходит для маленьких аквариумов и нерестовиков);
• Эффективно (самодельное устройство работает не хуже промышленно созданного).

Единственное, что придется потратить – это время.

Когда не обойтись без покупки нагревателя?

У промышленного и самодельного устройств есть существенное отличие: покупной нагревает саму воду, а сделанный своими руками – дно. Если в маленьких аквариумах с помощью конвекции тепло быстро расходится по всему объему, то для крупных емкостей этого недостаточно.

Чтобы вода была одинаковой температуры во всех уровнях, придется использовать покупной подогреватель для аквариума с терморегулятором. Но если вы ошиблись в расчете мощности, и ее оказалось недостаточно, то исправить ошибку поможет сооружение помощника – самодельного термостата.

Самый простой обогреватель своими руками

Устройство на самом деле простое: у него нет терморегулятора. Но в силу низкой мощности вы не сможете перегреть воду в аквариуме: никто в нем не сварится. Однако превышение нормы в 1-2 градуса вполне вероятно. Чтобы не допустить этого, поставьте в аквариум водяной термометр. И когда вода нагреется до нужного уровня, отключайте обогреватель (если забудете выключить, ничего страшного не случится, если вы правильно выбрали сопротивление проволоки).

Для его сооружения понадобятся:

• Трубка силиконовая или капельник;
• Трансформаторная намотка или провода различного диаметра (нужно будет подбирать);
  
• Источник питания в диапазоне 12-24 В;
• Две пластиковые заглушки для трубки;
• Силикон;
• Глицерин жидкий, на худой конец – просто вода;
• Паяльник, кусачки.

Сначала нужно рассчитать мощность обогревателя из расчета стандарта: 0,5-1 Вт на литр воды. Чем теплее нужна вода, тем мощнее должен быть нагреватель. Расчет производится по формуле:

Где W – искомая мощность нагревателя, w – выбранная мощность для 1 литра воды, а V – объем аквариума.

Пример: объем вашего аквариума 20 литров, а нагреть вы его хотите средне. Тогда возьмем среднюю мощность (0,75 Вт/л). Получим: 0,75*20=15 Вт.

Теперь нужно рассчитать длину провода от трансформаторной намотки. Для этого посчитайте нужное сопротивление по формуле:

Где R – искомое сопротивление, U – напряжение источника тока (какой у вас, 12 или 24 Вольта?). А W – нужная мощность, которую вы уже нашли.

Пример: вам нужен обогреватель 15 Вт при источнике 12 В. Тогда сопротивление равно 12*12/15=9,6 Ом.

Теперь понадобится формула для расчета самой длины провода:

Где L – искомая длина, S – поперечное сечение провода, а р – удельное сопротивление материала, из которого он изготовлен.

Внимание! У трансформаторной намотки толщина 0,3 мм. Поэтому поперечное сечение будет равно площади круга такого же диаметра – 0,07 кв. мм. Изготовлена обмотка из меди, удельное сопротивление которой известно – 0,018 Ом*кв. мм/м.

Пример: вам нужно сопротивление в 9,6 Ом. Подставляя известные величины в формулу, получим: 0,07*9,6/0,018=37,3 м.

Затем терморегулятор своими руками для аквариума мастерите согласно инструкции:

1. Просуньте проволоку внутрь трубки;
2. Концы припаяйте к проводу, идущему к источнику тока;
3. Место спайки поместите в заглушку из пластика;
4. Полость заглушки залейте силиконом, чтобы трубка с одного конца стала герметичной;
5. Через другой конец трубки налейте жидкий глицерин. Если его нет, то подойдет вода, но она хуже проводит тепло;
6. Чтобы герметизировать трубку с оставшегося конца, используйте вторую заглушку и немного силикона.

Теперь обогреватель можно использовать по назначению: опустите его на дно и подключите к источнику питания. Но если вы хотите иметь возможность регулировать температуру, то придется вложить больше сил и средств, чтобы сделать аквариумный водонагреватель с терморегулятором.

Нагреватель автоматический своими руками

Это способ позволяет создать обогреватель для аквариума, который самостоятельно регулирует температуру, заданную пользователем. Но сделать устройство вы сможете только при наличии специальных знаний в области радиотехники.

Чтобы сделать аквариумный нагреватель с терморегулятором, вам понадобятся:

• Трансформатор 12-вольтовый;
• IN4007 (диоды) – 6;
• Электролитические конденсаторы на 47, 100 и 2000 мкФ;
• Стабилизаторная микросхема на 5 В (подходит 7805);
• КТ 814А (транзистор);
• Стабилитрон регулируемый (КР142ЕН19А или TL431);
• Постоянные резисторы на 150, 910, 4 700 и 160 000 Ом;
• Переменный резистор на 150 000 Ом;
• Вместо датчика понадобится термический резистор на 50 000 Ом (ТКС «-»);
• Диод с низким потреблением энергии;
• Электромагнитное реле (12 В и На фото подходящее автомобильное реле, где катушка работает на 0,1 А.

Нельзя включить в цепь автореле, поскольку максимальный ток регулируемого стабилитрона не может быть больше 100 мА. В связи с этим требуется приобретение мощного резистора КТ814. Если вы хотите сделать схему упрощенной, то вместо автомобильного реле возьмите другое, чтобы ток был менее 0,1 А (к примеру, SRA-12VDC-AL, а еще одно — SRD-12VDC-SL-C). Такие модели можно включать в цепь стабилитрона без резистора.

На фото представлен трансформатор необычный. Это катушка, позаимствованная у изжившего себя индукционного электрического счетчика.

Видно, что есть немного свободного места, которое можно использовать для намотки обмотки. Но поскольку поперечное сечение небольшое у сердечника, то добиться большой мощности не получится. Однако для аквариумного регулятора будет достаточно, если добавить 540 витков, исходя из того, что 1 Вольт составляет 45 витков. Проблем с их вместительностью не возникнет, если верно подобрать диаметр – 0,4 мм. Но чтобы не тратить время, вы можете приобрести адаптер или новый блок, изначально рассчитанный на 12 Вольт.

Видно, что схема предусматривает стабилизатор 7805 с постоянным напряжением на выходе, которое составляет 5 В. Именно от него питается стабилитрон. Поэтому терморегулятор будет иметь стабильные характеристики, которые останутся постоянными даже при скачках питающего напряжения.

Датчиком температуры в данном случае служит термический резистор, сопротивление которого составляет 50 000 Ом при комнатной температуре. Однако сопротивление его будет падать при нагревании.

Его нужно защитить от повреждений механического характера с помощью термоусаживающих трубок.

Справа регулятора температуры хорошее место для резистора R1. Если его ось будет короткой, то придется напаять флажок (за него можно переворачивать). А слева помещается тумблер, регулирующий работу устройства при неизменной температуре, установленной пользователем.

Видно, что клеммник слишком большой, однако убирать его не нужно, потому что в него отлично вставляется любая вилка. Чтобы измерить силу тока, которая будет отдаваться в нагрузку, нужно убрать желтую перемычку справа и вместо нее подключить последовательно амперметр.

Теперь пора сделать шкалу терморегулятора с помощью электронного термометра ТМ-902С. Датчики устройств нужно объединить изолентой.

Термометром замерьте температуру тел разной степени нагретости. Шкалу можно сделать различного диапазона. На рисунке он составил 8-60 градусов Цельсия. Если температуру нужно двинуть, то можно это сделать с помощью резисторов R1-3.

Теперь самодельный нагреватель с терморегулятором для аквариума готов. Выглядит он примерно так.

Поскольку прозрачное стекло счетчика обнажает все внутренности терморегулятора, выглядит он не эстетично. Исправить это можно, заклеив все неприглядное скотчем. Однако если вы человек творческий, то можно над корпусом поработать еще.

Такой обогреватель с регулятором температуры будет включаться при температуре, ниже установленной пользователем. Если это необходимо, то можно сделать, чтобы нагрузка подавалась при температуре, если она выше установленной. Для этого нужно поменять местами резистор, играющий роль датчика (R2) с резисторами под номерами 1 и 3.

Источник

Как сделать терморегулятор для аквариума

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.

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.Для его замены можно использовать импортную микросхему компаратора LM311, которая широко распространена и является полным аналогом.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

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.

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

Источник