Schaltet angeschlossene Geräte bei erreichen einer eingestellten Temperatur ein oder aus. Temperaturbereich und Schaltschwelle einstellbar.


Kurzinfo:

Nachbau auf Lochraster von: Thorsten K.

Was ist eine Temperatur-Schaltstufe?

Diese Schaltung misst die Temperatur an einem Fühler und schaltet beliebige Verbraucher bei erreichen einer bestimmten (einstellbaren) Temperatur ein bzw. aus. Zusätzlich kann eine Schaltschwelle eingestellt werden die dafür sorgt dass die Schaltung nicht sofort wieder zurückschaltet wenn sich die Temperatur nur ein wenig ändert.

Anwendungsmöglichkeiten:

  • Elektronisches Thermostat
  • Heizungsthermostat
  • Aquarium-Heizungssteuerung
  • Umwälzpumpensteuerung für Solaranlage
  • Lüftungssteuerung für Gewächshaus
  • Temparatur-Regelung Säurebad (Platinen ätzen)
  • Kühlschrank/Gefrierschrank Überwachung
  • vieles vieles mehr...

Datenblatt:

Schwierigkeitsgrad: Für Anfänger
Gruppe: Mess-Schaltung
Funktion: Einstellbare Temperatur- Schalter mit Hysterese
Mess-Bereich: -25 bis +35°C
Eingang: Temperatur-Fühler
Ausgang: Relais + Signal-LED
Größe: Platine B48 x H47 mm
Stromversorgung: 12-15 Volt DC

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Beschreibung:

Die Schaltung ist für ca. 12-15 Volt ausgelegt und bekommt einen Temperatur-Fühler verpasst, der über eine 2-Draht Leitung angeklemmt wird. Bei längeren Leitungen am besten eine abgeschirmte Leitung verwenden, wobei die Abschirmung natürlich mit Masse verbunden werden sollte. Da der Fühler eh an Masse hängt reicht dann auch eine 1-Polig abgeschirmte Leitung.

An P1 wird eingestellt bei welcher Temperatur das Relais schalten soll, und an P2 wird die Schaltschwelle eingestellt. Das ist sozusagen der Tot-Bereich. Bei einem Kühlschrank würde das bedeuten:
Wird's zu warm schaltet sich der Kompressor ein und muss nun aber erst mal schön viel Kälte erzeugen bevor er wieder ausgeschaltet wird. Es gibt also eine Differenz zwischen ein und wieder ausschalten, damit der Kompressor nicht dauernd an und nach einer Sekunde schon wieder aus geschaltet wird...

So an den Ausgang können beliebige Verbraucher angeklemmt werden die entweder aus oder eingeschaltet werden sollen, dabei ist O=Öffner S=Schließer C= ??? ,was heißt das eigentlich ? Connected oder so ?

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Schaltplan:

Schaltplan Temperaturschaltstufe
Schaltplan Temperaturschaltstufe

Stückliste:

--- Bauteile und Platinen gibts bei mir im Onlineshop ---
IC1 1x Universal OpAmp LM741
T1 1x NPN-Transistor BC547
D1 1x Diode 1N4148
D2 1x LED rot
C1 1x Elko 100µF
C2+3 2x Kondensator 100nF
P1 1x Poti stehend  5K
P2 1x Poti stehend 250K
R1 1x Widerstand 6,2K/6,8K
R2+7   2x Widerstand 5,6K
R3  1x Widerstand 2,7K
R4  1x Widerstand 47K
R5  1x Widerstand 22K
R6  1x Widerstand 4,7K
Rel1 1x Relais 12V/1xUm
K1+2 2x Klemme 2-Pol.
K3 1x Klemme 3-Pol.
PTY 1x Temperaturfühler PTY10

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Zusatz-Info:

Die Schaltung ist rund um einen Operationsverstärker herum aufgebaut. Das ist ein simpler Standard IC den man als Bastler auch in der Ecke rumfliegen haben sollte.

Die Schaltung arbeitet hier als Komparator (Vergleicher), sie misst die beiden Spannungen an den Eingängen + und - bzw. 3 und 2.
Sobald die Spannung am +Pin höher ist als am -Pin geht der Ausgang auf high (+) und schaltet über R5 T1 durch welcher das Relais anziehen und die LED leuchten lässt. Zusätzlich gelangt auch positive Energie vom Ausgang über P2 und R4 zum positiven Eingang. Das heißt wenn der +Pin schon mal positiver ist als der -Pin, dann zieht der Ausgang den +Pin noch weiter nach oben, und verhindert so ein zurückschalten.
Das ist die sogenannte Hysterese (Schaltschwelle) , die man mit P2 einstellen kann.
Umgekehrt liegt der Ausgang auf - wenn der + Eingang negativer ist als der -Eingang, dadurch zieht der Ausgang den + Eingang noch ein Stückchen weiter nach unten... (ist sozusagen das andere Ende der Schaltschwelle).

Der - Eingang wird mit dem Spannungsteiler P1,R1,R3 auf eine bestimmte Spannung eingestellt, diese Spannung liegt zwischen ca. 20% und 30% der Versorgungsspannung (das Verhältnis der Widerstände).
Der + Eingang wird mit dem Spannungsteiler R2,KTY versorgt, wobei der C2 Störspitzen glättet die bei längerer Leitung zum Fühler (KTY) einstreuen können.
Je nach Widerstand des KTY liegt die Spannung nun oberhalb oder unterhalb derer die am anderen Spannungsregler eingestellt ist.
Der Widerstand des KTY10 steigt mit der Temperatur.

C1 und C3 sind die üblichen Glättungskondensatoren die die Versorgungsspannung stützen bzw. filtern.
Die D1 ist die übliche Freilaufdiode die die Spannungsspitzen kurzschließt die beim schalten des Relais entstehen...

Ich denke mehr braucht man hier nicht zu sagen...

Ach so R7 sorgt dafür das der T1 nicht "aus Versehen" schaltet, und zieht dessen Basis daher schön nach Masse.

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Layout / Bestückungsplan:

Platinenlayout Temperaturschaltstufe
Platinenlayout Temperaturschaltstufe
Bestückungsplan Temperaturschaltstufe
Bestückungsplan Temperaturschaltstufe

Wenn Sie die Platine nicht selber ätzen können oder wollen, (siehe "Nachbau") können Sie die Platine und teilweise auch die ganzen Bauteil-Sätze  unter Service bei mir bestellen....

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Downloads:

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Nachbau:

Die Schaltung wird anhand des Planes nachgebaut, dabei dürfte es keine größeren Probleme geben. 

Ich habe bisher leider noch keine Schraubklemmen in meinem Layout Programm gefunden, daher missbrauche ich immer 3-polige Stiftleisten um dann 2-polige Schraubklemmen da rein zu setzen.
Daher ist der mittlere Pol auf der Platine dann auch immer ne (unbeschaltete) Attrappe. Die stromführenden Leiterbahnen unter dem Relais gut verzinnen oder sogar verstärken, denn je nach Verbraucher fließen ja schon paar Ampere durch die Kupferbahnen...
Bei der Auswahl des Relais darauf achten das es "richtig" herum schaltet, ansonsten sind die Ausgänge eben vertauscht...

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ACHTUNG:

Alle hier gezeigten Schaltungen, Platinenlayouts und Berichte, dienen ausschliesslich zu lern und Übungszwecken. Die Schaltungen sind nicht ohne weiteres für den produktiven Einsatz gedacht und sollten nur unter Aufsicht einer erfahrenen Person (Lehrer / Ausbilder usw.) in Betrieb genommen werden. Das gilt ganz besonders bei Schaltungen bei denen mit Netzspannung gearbeitet wird.

Ich übernehme keinerlei Garantie oder Haftung für Schäden die durch unsachgemässen Gebrauch der Schaltungen entstehen.
Bitte immer daran denken: Ich bin selber nur Hobbybastler und will einfach meinen Spass an der Sache teilen.


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