Терморегулятор с двумя термодатчиками

September 23, 2011 by admin Комментировать »

На рис. 4.6 приведена принципиальная электрическая схема простого терморегулятора, работающего на активную нагрузку от двух датчиков температуры, собранных на терморезисторах. В данном электронном устройстве использованы физические свойства активных элементов — полупроводниковых нелинейных резисторов, которые заключаются в способности изменять свое электрическое сопротивление под влиянием управляющих воздействий —температуры, напряжения или электромагнитного поля. В данном случае применены терморезисторы, которые в технической литературе называют гермисторами (TP) — полупроводниковые резисторы с

Рис. 4.6. Схема терморегулятора с двумя термодатчиками.

нелинейной вольт-амперной характеристикой. Их отличительной особенностью является резко выраженная зависимость электрического сопротивления от температуры. Существуют термисторы как с отрицательным, так и с положительным температурным коэффициентом сопротивления — позисторы.

Как правило, терморезисторы используются в системах дистанционного и централизованного измерения и регулирования температур.

может быть использован в устройствах противопожарной сигнализации, теплового контроля и защиты машин и механизмов, в схемах температурной компенсации ряда элементов электрических цепей и контуров, в частности для термокомпенсации кварцевых резонаторов и генераторов, для стабилизации режимов транзисторных каскадов, измерения мощности, вакуума, скоростей движения жидкостей и газов, а также в качестве дистанционных бесконтактных переменных резисторов, ограничителей и предохранителей, реле времени, стабилизаторов напряжения, в схемах размагничивания масок цветных кинескопов и др.

Настоящая принципиальная схема разработана для домашнего овощехранилища, устанавливаемого на балконе жилого дома в городе. Электронное устройство можно укрепить в специальном ящике-контейнере с крышкой для хранения картофеля взимнеевремя на балконе, неопасаясьто- го, что он замерзнет или испортится от переизбытка тепла. Устройство обеспечивает сохранение температуры в заданных пределах с точностью 4=2 °С. Объем сохраняемого картофеля ил и других овощей зависит от конструкции хранилища, типа примененного ТЭН, его мощности и правильной эксплуатации автоматического устройства.

Предлагаемый для изготовления терморегулятор характеризуется простотой схемно-технического решения, небольшим количеством использованных в схеме комплектующих ЭРЭ и отсутствием дефицитных деталей. Особенностью терморегулятора является то, что он включает в свой состав два термодатчика, работающих автономно и независимо друг от друга. Терморегулятор сохраняет свою полную работоспособность при функционировании даже только одного датчика. Но более высокая надежность и долговечность гарантируются при работе обоих датчиков. Схема обеспечивает постоянное включение ТЭН при обрыве одного из соединительных проводников любого датчика. Замыкание проводников также не влияет на изменение заданной температуры.

Максимальная мощность электронного терморегулятора зависит от примененных в схеме тиристора и выпрямительных диодов. В данном случае при номиналах элементов, указанных на схеме, мощность нагрузки R10 находится в пределах от 200 до 210 Вт.

ИМС DA1 выполняет функции компараторов с порогом срабатывания примерно 100 — 110 В, а также буферную функцию, обеспечивающую нужный характер ОС в системе терморегулирования. Нагреватель R10 не получает питания до тех пор, пока напряжение на входах ИМС (выводы / и 2, 5 и 6) меньше порога переключения. В это время открытый транзистор VT1 шунтирует управляющий электрод тиристора VS/. Если в термостате установлен порог срабатывания 2 °С, а наружный воздух имеет значительно меньшее значение, например —20 °С, то температура внутри термостата начнет постепенно снижаться, и при заданном значении, когда сопротивление терморе- зисторов-увеличится, происходит переключение элементов микросхемы и на ее выходе появляется низкий уровень логического нуля. Низкий уровень на выходе 11 микросхемы через резистор R8 закроет транзистор VT1, а ток, протекающий через резистор R9, откроет тиристор VS1, и напряжение электропитания будет подано на ТЭН.

По мере нагревания воздуха внутри термостата одновременно нагреваются и терморезисторы, их сопротивление уменьшается, и в некоторый момент нагреватель обесточится.

На входе устройства установлена индикаторная лампочка, мощность которой обеспечивает работу электронного термометра и служит одновременно и индикатором, и предохранителем. Ток, протекающий через эту лампочку, должен быть в 1,5 раза больше тока, потребляемого нагревателем, который работает от сети переменного тока напряжением 220 В. Если это условие не соблюдается, то лампочка перегорает. Падение напряжения на лампочке при эксплуатации термометра не превышает 3,5 В.

При изготовлении терморегулятора с двумя термодатчиками использованы следующие комплектующие элементы общего назначения: транзистор VT1 типа КТ315Б; тиристор VSI типа КУ208Г; ИМС DA1 типа К176ЛА7; конденсаторы С/ типа К50-6-50В-100 мкФ, С2 — К50- 6-16B-500 мкФ; резисторы R1 типа С5-35В-7,5Вт-22 кОм, R2 — СПЗ- 4М-0,25Вт-А-15 кОм, R3 — ВСа-0,25-22 кОм, R4 — KMT-4-15 кОм, R5 — СПЗ-4М-0,25Вт-А-15 кОм, R6 — ВСа-0,25-22 кОм, R7 — KMT-4- 15 кОм, R8 — ВСа-0,25-10 кОм, R9 — BCa-0,25-1,5 кОм, R10 — ТЭН; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа Д233Б; стабилитрон VD5 типа Д814Б; индикаторная лампочка HI типа МН-6,ЗВ-0,22 А; переключатель S1 типа П1Т-1-1; плавкий предохранитель F1 типа ПМ-1-0,25 А; электрические соединители XI типа «вилка», Х2 и ХЗ типа КМЗ-1 приборные.

При изготовлении терморегулятора можно произвести замену комплектующих ЭРЭ, которые не повлияют на основные электрические параметры и эксплуатационные характеристики. Например, выпрямительные диоды типа Д233Б можно заменить на диодную сборку типа КЦ405А или диоды типа КД226Г; резисторы типа ВСа — на МЛТ, УЛИ, МТ, С2-14; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-16, К50-20; тиристор типа КУ208Г — на КУ201Л, КУ218Г, КУ202М; стабилитрон типа Д814Б — на Д814А.

Регулировка устройства производится по контрольным точкам с точно установленной температурой. Среда, в которой заведомо известна температура, может быть выбрана для помещения в нее сначала одного датчика, а затем второго. Движок соответствующего переменного резистора R2 или R5 устанавливают в такое положение, когда даже незначительное изменение температуры приводит к срабатыванию устройства. При повышении температуры напряжение, подаваемое на ТЭН, должно отключаться, а при соответствующем понижении — включаться.

Конструкция терморегулятора произвольная, может быть выполнена в БНК или в традиционной форме ИП. Термодатчики изготавливаются в конструкциях, соответствующих назначению самого прибора, и полностью зависят от места установки их в бытовых изделиях и условий эксплуатации. Термодатчики соединяются с прибором с помощью экранированного двухпроводного кабеля с двойной изоляцией. При эксплуатации устройства необходимо соблюдать правила электробезопасности.

Техническая характеристика терморегулятора с двумя термодатчиками

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В ……………………………….. 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ……………………………… 50

Пределы изменения напряжения питающей сети, при которых обеспечивается устойчивая

эксплуатация терморегулятора, В ……………….  190—240

Пределы изменения частоты питающей сети переменного тока, Гц          49,5—50,5

Номинальное напряжение питания ТЭН, В……… 220

Пределы измерения и регулирования температуры

в термостатах, °С…………………………………………… —25… + 100

Точность установки срабатывания

терморегулятора, °С………………………………………. 0,2

Оптимальная температура терморегулирования двумя

термодатчиками, °С …………………………………………. 0

Помехозащищенность терморегулятора при воздействии внешнего электромагнитного

поля, дБ, не менее ……………………………………….. 120

Сопротивление изоляции токоведущих проводников

между собой и корпусом, МОм ………………………… 20

Кпд, %, не менее ……………………………………… 95

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты