Стабилизатор температуры

May 21, 2012 by admin Комментировать »

В окружающей нас жизни встречается много случаев, когда требуется поддерживать постоянную температуру. В живом уголке стоит аквариум и рыбы в нем не должны замерзнуть. Определенная температура нужна и ящерицам в террариуме. Особенно важно сохранять температуру нужной величины в инкубаторе, ведь от этого зависит жизнь будущих птенцов.

Помочь своим товарищам — любителям биологии — смогут любители электроники. Собрав своими руками полезное устройство для поддержания определенной температуры, они сделают доброе дело для содержания живности. Оснастив электроникой места содержания живых существ, ребята не только расширят свой кругозор, но и подружатся.

Схема несложного электронного устройства для поддержания (стабилизации) температуры в каком-либо объеме показана на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Схема электрическая стабилизатора температуры

Устройство состоит из низковольтной части (R1—R7, DA1, VD1—VD3, С1, С2) и силовой высоковольтной (VD4—VD7, VS1). Особенностью такого стабилизатора температуры является то, что имеется непосредственное соединение с сетью 220 В. В этом случае при изготовлении, проверке и регулировке этого устройства необходимо соблюдать особые требования безопасности. Запрещается прикасаться к любым точкам изделия, подключенного к сети.

Но вернемся к главному, как же происходит поддержание постоянной температуры? Чтобы ответить на этот вопрос, проследим взаимодействие элементов этого устройства. Пока стабилизатор температуры не подключен к сети, температура внутри объема не отличается от окружающей. Поэтому датчик температуры — резистор R4 — имеет большое сопротивление. При подаче напряжения сети на устройство сразу же включится нагреватель, т. к. потенциал входа компаратора (IN) имеет низкое значение. Это объясняется тем, что при температуре ниже рабочей термодатчик (R4) имеет большое сопротивление. Поэтому за счет соотношения резисторов делителя R4R5 потенциал входа компаратора ниже порога срабатывания. А это приводит к тому, что импульсы, вырабатываемые внутренним генератором микросхемы, поступают на выходные транзисторы (см. гл. 1 и 4) и отпирают тиристор VS1, через который запитывается нагреватель.

Температура объекта (например, воды в аквариуме) постепенно повышается и сопротивление датчика температуры (R4) уменьшается. Потенциал средней точки делителя R4R5, устанавливающего рабочую температуру, растет и через некоторое время достигнет порога срабатывания. При этом компаратор прекратит поступление импульсов на выходные транзисторы и управляющий электрод тиристора. Он перейдет в запертое состояние и обесточит нагреватель. Начнется процесс охлаждения, нагреватель снова включится. Таким образом, периодическое включение нагревателя будет поддерживать температуру водькв аквариуме нужной величины.

Обычно частое включение и выключение нагрузки в сети приводит к возникновению помех. Но схема данного устройства имеет одну очень важную (и полезную) особенность. Она заключается в том, что отпирание тиристора всегда производится в тот момент времени, когда сетевое напряжение переходит через ноль. В этом случае помехи отсутствуют. Кроме того, такой режим включения нагрузки продляет срок ее работы, т. к. подача напряжения всегда происходит в начале периода переменного напряжения, т. е. его величина еще незначительна. Такой способ коммутации нагревателя значительно продлевает жизнь ламп накаливания, которые очень часто используются в таком качестве. Ведь известно, что лампа сгорает именно в момент включения, когда на нее попадает амплитудное значение сетевого напряжения.

Теперь пришло время разобраться, каким образом происходит процесс подключения нагревателя к сети в щадящем режиме.

Дело в том, что управляющий тиристором импульс вырабатывается генератором на микросхеме КР1156ЕУ5 из сетевого напряжения. Этот импульс синхронизирован с моментом перехода сетевого напряжения через ноль. Импульс синхронизации вырабатывается за счет специального управления микросхемой по входу Ст. Сюда поступает сигнал с мостовой схемы выпрямления на диодах VD4—VD7. Выпрямленная синусоида ограничивается с помощью стабилитронов VD1 и VD2 и ее форма становится похожа на трапецию. Часть этого сигнала (через делитель R1R2) подается на вход 3 (Ст) микросхемы DA1. Управление по этому входу приводит к тому, что в течение времени, пока напряжение на входе меньше -1,2 В, выходные транзисторы микросхемы открыты. А это как раз и происходит при переходе сетевого напряжения через ноль. В небольших пределах можно устанавливать определенную длительность импульса синхронизации с помощью подстроенного резистора R2.

Изготовление стабилизатора температуры начинают с подборки комплектующих элементов, перечень которых приведен в табл. 4.5. Затем необходимо изготовить печатную плату по эскизу, приведенному на рис. 4.19. Следующий этап изготовления устройства — это монтаж элементов на печатную плату. Расположение деталей должно соответствовать рис. 4.20.

Полностью смонтированную из проверенных деталей плату необходимо визуально тщательно проверить. В первую очередь необходимо обратить внимание на качество паяных соединений, и, кроме того, на правильность установки полярных элементов (диодов, конденсаторов и др.).

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Конденсаторы

С1

К50-35 220 мкФ 25 В

С2

К10-17 0,22 мкФ

0,33 мкФ

I Микросхема

DA1

КР1156ЕУ5

МС34063

Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1.R3

20 кОм

R6

10 кОм + 10 кОм 2 Вт

R7

1 кОм

R8

510 0м

Резисторы СПЗ-386 0,125 Вт

R2

22 кОм

См. текст

R5

15 кОм

См. текст

Терморезистор

R4

МММ 100 кОм

Диоды

VD1.VD2

КС512

Д814Д, ВСХ55С12

VD3

КД522

1N4148

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

 

VD4—VD7

КД243А—Г

1 N4004—1 N4007

 

Индикатор

 

HL1

AJ1307K

АЛ336А

 

i Тиристор

 

VS1

КУ208

 

Рис. 4.19. Эскиз печатной платы

Когда есть уверенность, что плата собрана правильно, то можно приступать к проверке ее под напряжением. Так как в

Рис. 4.20. Расположение элементов на плате стабилизатора температуры

схеме стабилизатора температуры можно выделить высоковольтную и низковольтную части, то начинать проверку надо с последней.

Чтобы убедиться в правильности функционирования низковольтной части (генератора управляющего синхроимпульса), необходимо подать на контакты «Сеть 220 В» переменное напряжение величиной 24…36 В от любого низковольтного трансформатора (например, ТПП или ТП112). В этом случае параллельно резистору R6 необходимо подключить резистор с сопротивлением 100—510 Ом.

сконструирован в «вилочном» варианте. Он выполнен в круглом корпусе из пластмассы. С одной (торцевой) стороны располагаются контактные штыри, образующие вилку. Вот так он и вставляется в розетку, как адаптер. На боковых сторонах корпуса имеются две розетки, предназначенные для включения нагрузки с помощью стандартных вилок.

Рис. 4.21. Внешний вид стабилизатора температуры

выглядит, как показано на рис. 4.21.

Источник: 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © И. Л. Кольцов, 2005

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