Терморегулятор для серверной

Заданием на данную разработку было создание простого электронного регулятора для поддержания постоянной температуры в помещении серверной комнаты, отапливаемой в зимнее время электрическим масляным ТЭНом. Кроме того, регулятор должен не допускать включения серверов пока температура в помещении не достигнет минимальной допустимой температуры, например, после аварийного выключения электроэнергии на длительное время.

Технические характеристики:

Поскольку высоких требований к точности измеренной температуры не предъявлялось, за основу была взята классическая схема на компараторах.

Для измерения температуры применен один терморезистор Rt, включенный в плечо измерительного моста. Поскольку нужно измерят два порога температуры, то плечи моста состоят из двух параллельно подключенных цепочек резисторов (R2, R3, R4 - плечо для управления питанием серверов и R5, R6, R7 - плечо для управления нагревателем). Это немного усложняет настройку терморегулятора, но при этом упрощает и удешевляет всю схему. Конденсаторы С1-С3 служат фильтром ВЧ помех

В диагонали измерительного моста включены компараторы DA1 и DA2. Выходы компараторов нагружены на транзисторные ключи VT1-VT4. Транзисторы VT1 и VT2 управляют светодиодами, которые отображают режим работы терморегулятора, а транзисторы VT3 и VT4 управляют мощными коммутирующими элементами.

Переключатели рода работы имеют три положения АВТОМАТ–ВЫКЛЮЧЕНО–ВКЛЮЧЕНО. В показанном на схеме положении нагрузка канала терморегулятора включена постоянно, при этом сам терморегулятор отключен. В среднем положении переключателя терморегулятор и нагрузка отключены от сети. В крайнем левом положении напряжение питания подается на терморегулятор, который управляет нагрузкой соответствующего канала.

Для питания применен маломощный трансформатор Т1 на тороидальном магнитопроводе, диодный мост VD1 и интегральный стабилизатор DA3.

Работа устройства:

Работает устройство следующим образом.

При понижении температуры в помещении ниже заданной, срабатывает компаратор DA1, открывая транзисторы VT1, VT3. При этом зажигается светодиод VD2 и включается реле К1, замыкая своими контактами цепь питания нагревателя. При повышении температуры компаратор DA1 выключается, светодиод VD2 гаснет, контакты реле К1 отключают нагреватель.

При температуре в серверной выше минимально допустимой для работы серверов, компаратор DA2 открывает транзисторы VT2 и VT4, горит светодиод VD3 и через оптосиммистор VD5 напряжение сети подается на сервера. Если температура в помещении понизится до минимально допустимой для работы серверов (например, при длительном аварийном отключении электропитания), то компаратор DA2 выключится, транзисторы VT2, VT4 закроются, светодиод VD3 погаснет, и напряжение питания через оптосиммистор VD5 на сервера подаваться не будет.

После включения напряжения питания при низкой температуре сначала включится нагреватель. Как только температура в помещении подымится до минимальной допустимой, включится питание серверов. Когда температура подымится до максимальной, нагреватель автоматически выключится.

В случае необходимости, сервера и нагреватель можно включить принудительно при любой температуре, для этого необходимо переключатель SA1 переключить в положение ВКЛЮЧЕНО.

Детали:

Все компоненты кроме трансформатора питания Т1, оптосиммистора VD5, переключателей режима работы и термодатчика смонтированы на односторонней печатной плате. Все постоянные резисторы кроме R15 мощностью 0,125 или 0,25 Вт. Резистор R15 имеет мощность 0,5 Вт. Построечные резисторы R3, R6 – многооборотные. Компараторы DA1, DA2 можно заменить любыми походящими по параметрам (возможно использование сдвоенного компаратора, но придется изменить рисунок печатной платы). Транзисторы можно заменить любыми аналогичными. Реле К1 должно быть с катушкой рассчитанной на напряжение 12В и контактной парой рассчитанной на ток не менее 10А. Вместо оптосимистора возможно применить MOCxxоптопару, нагруженную на мощный симмистор, при этом желательно использовать оптопару с встроенным детектором перехода через ноль. Переключатели рода работы должны быть рассчитаны на ток, достаточный для работы нагрузки, в данной конструкции применены два переключателя, рассчитанные на ток 16А. Клемники XS1-XS3 также должны быть достаточно мощными, чтобы не греться при максимальных нагрузках. Клемник XS4 можно взять маломощный, к нему подключается выносной термодатчик.

В качестве ТЕРМОДАТЧИКА используется терморезистор ММТ10-15, сопротивлением 15кОм. Он припаивается на конце двухжильного экранированного кабеля, длинной 0,5-0,8 м. Экранирующая оплетка присоединяется к заземленному контакту клемника.

Трансформатор питания может быт любой маломощный. Так как к источнику питания особых требований не предъявляется, его можно выполнить по любой удобной схеме. Блок питания должен обеспечивать выходное напряжение 12В при токе 100мА.

Налаживание:

Перед налаживанием проверьте правильность монтажа. Включите питание терморегулятора и проверьте наличие напряжения +12В на выходе блока питания.

Подстроечными резисторами добейтесь, чтобы оба канала были включены (должны гореть оба светодиода).

Возьмите стакан с холодной водой или льдом температура воды должна быть не более 8-9ºС, поставьте в стакан спиртовой термометр и погрузите в воду терморезистор на 2/3 длинны его корпуса. Следите, чтобы контакты терморезистора не замыкались через жидкость.

Подстроечным резистором R3 добейтесь отключения канала управления сервером. Следите за температурой термометра. Когда температура поднимется до 10-11ºС, резистором R3 добейтесь включения канала сервера. Когда температура поднимется до 20-21ºС, резистором R6 добейтесь выключения канала нагревателя.

Повторите настройку 2-3 раза, для уменьшения влияния каналов друг на друга.

ПРИМЕЧАНИЕ!

Данная конструкция разрабатывалась в 2007 году, сейчас я бы кое-что изменил. Но терморегулятор прекрасно отработал 5 лет без единой поломки.