Стабилизатор температуры электронагревателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Датчиком температуры в предлагаемом устройстве служит... сам электронагревательный элемент, сопротивление которого зависит от температуры. Поскольку устанавливать специальный датчик не требуется, термостабилизация достигается без вмешательства в конструкцию нагревательного прибора.

В большинстве электрических приборов, служащих для нагревания жидкости, обеспечена хорошая тепловая связь между нагреваемой средой и электронагревательным элементом. Поэтому, поддерживая температуру элемента постоянной, можно с достаточной во многих случаях точностью стабилизировать и температуру жидкости. В ряде случаев подобный стабилизатор убережет от больших неприятностей. Например, исключит опасный перегрев электрокипятильника, включенного без воды или оставленного без надзора, в результате чего вода выкипела. Предлагаемым устройством можно заменить вышедший из строя биметаллический терморегулятор в электроутюге, где тепловое сопротивление нагреватель-подошва невелико. При этом достигается более высокая точность поддержания температуры подошвы. Стабилизация температуры электронагревателя, работающего в условиях слабого и непостоянного отбора тепла (например, подогревающего воздух в помещении), не гарантирует неизменности температуры среды, однако повышает надежность и безопасность эксплуатации нагревателя.

Благодаря отсутствию датчика описываемый стабилизатор пригоден для высокотемпературных нагревательных приборов (например, муфельных печей), где избавляет от необходимости контролировать температуру с помощью дорогостоящих термопар.

Схема прибора показана на рис. 1.

На транзисторах VT2 и VT3 собран генератор импульсов, открывающий симистор VS1 - коммутатор нагревателя ЕК1 - в начале каждого полупериода сетевого напряжения. Это минимизирует коммутационные помехи и мощность, расходуемую на управление симистором. Диоды VD1 и VD4 служат выпрямителями, а стабилитроны VD5 и VD7 - стабилизаторами напряжения питания компаратора DA1 и генератора.

Сопротивление нагревателя ЕК1 образует с резисторами R1-R4 измерительный мост, к диагонали которого подключены входы компаратора DA1. Сопротивление и мощность резистора R4 должны составлять приблизительно 0,5 % соответствующих параметров нагревателя. Падение напряжения на этом резисторе - 1,1...1,2 Вэфф.

С помощью резисторов R2 и R3 добиваются, чтобы мост был сбалансирован при номинальной или максимально допустимой (в зависимости от решаемой задачи) температуре нагревателя. Анализ баланса происходит при открытом симисторе VS1 и только в отрицательных полупериодах сетевого напряжения, когда транзистор VT1 закрыт отрицательным напряжением, снимаемым с резистора R4, чем разрешена работа компаратора DA1.

Если температура, а следовательно, и сопротивление нагревателя выше заданных, уровень на выходе компаратора при его включении становится низким. Конденсатор C3 быстро разряжается через резистор R9. На эмиттер транзистора VT2 через резистор R12 и диод VD9 поступает отрицательное напряжение, блокирующее генератор импульсов. Генератор возобновит работу лишь после зарядки конденсатора C3 через резистор R12.

В ближайшем после возобновления работы генератора отрицательном полупериоде сетевого напряжения компаратор DA1 вновь "проверит" сопротивление нагревателя ЕК1, и в зависимости от результата генератор либо продолжит работу, либо вновь будет заблокирован. Поэтому при перегреве напряжение на нагреватель поступает лишь кратковременно с паузами, зависящими от постоянной времени цепи R12C3. Если температура ниже заданной, нагреватель работает непрерывно.

При мощности нагревателя более 1 кВт необходимо заменить симистор VS1 указанного на схеме типа на более мощный (например, серий ТС106, ТС112). Для управления таким симистором может потребоваться усилитель тока, собранный по схеме, показанной на рис. 2.

Печатная плата размерами 40x32,5 мм, изображенная в масштабе 2:1 на рис. 3, рассчитана именно на такой, умощненный вариант устройства. Если дополнительный усилитель не требуется, элементы VT4, VD12 и R15 не устанавливают, а дроссель L1 заменяют перемычкой. Симистор VS1 находится вне платы и должен быть снабжен теплоотводом, соответствующим коммутируемой мощности.

(нажмите для увеличения)

Каждый из стабилитронов Д814Д можно заменить парой соединенных последовательно низковольтных стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 12...15 В, например, КС162А, КС168А, КС175А. Необходимые для такой замены печатные проводники и контактные площадки показаны на рис. 3 заштрихованными. Роль стабилитронов на напряжение приблизительно 7 В могут выполнить и эмиттерные переходы транзисторов КТ315Б (эмиттер - катод, база - анод эквивалентного стабилитрона).

Смонтировав все элементы, кроме диода VD9, к стабилизатору подключают нагреватель и включают его в сеть. Прежде всего проверяют напряжение между выводами 11 и 6 компаратора DA1, которое должно находиться в пределах 24...30 В. Если при наличии импульсов на коллекторе транзистора VT3 симистор VS1 не открывается или отрывается лишь в положительных полупериодах сетевого напряжения, в стабилизаторе без дополнительного усилителя уменьшают сопротивление резистора R14. Если этим способом надежного открывания симистора добиться не удалось, придется установить на плату элементы, показанные на рис. 2, и подобрать резистор R15.

Далее правый по схеме вывод резистора R12 временно соединяют перемычкой с "общим" проводом (например, с катодом диода VD3) и убеждаются, что с помощью подстроечного резистора R3 можно установить на конденсаторе C3 два значения напряжения: почти нулевое и близкое к напряжению стабилизации стабилитрона VD5.

Окончательно регулируют прибор после удаления временной перемычки и установки диода VD9. Переведя переменный резистор R2 в одно из крайних положений и выждав время, достаточное для установления теплового режима, измеряют температуру нагревателя или обогреваемой среды. Такие же измерения повторяют при нескольких положениях рукоятки управления резистором R2. По полученным результатам резистор можно снабдить шкалой, проградуированной в значениях температуры. Границы интервала регулирования корректируют подстроечным резистором R3, заменяя при необходимости и переменный резистор R2 аналогичным другого номинала.

Изменив схему измерительного моста в соответствии с рис. 4 и внеся еще несколько незначительных изменений, на той же печатной плате можно собрать обычный термостабилизатор с датчиком температуры - терморезистором.

Фрагмент чертежа размещения элементов для этого варианта прибора приведен на рис. 5. Все, что находится за его пределами, остается таким же, как на рис. 3.

Пунктирными окружностями показаны отверстия, освобожденные от выводов не нужных более элементов VT1, VD2, VD3, C3, от вывода движка подстроечного (ставшего теперь постоянным) резистора R3 и от одной из проволочных перемычек. Резисторы R7 и R9 заменяют перемычками, а контактные площадки, предназначавшиеся для резистора R6, соединяют с выводами терморезистора RK1 номинальным (измеренным при температуре +25 °С) сопротивлением 10. ..100 кОм. Номинал резистора R4 выбирают равным сопротивлению терморезистора RK1 при средней температуре интервала ее регулирования.

Автор: В.Каплун, г.Северодонецк, Украина

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Асфальт очищает воздух 07.07.2006 Итальянская фирма "Итал-сементи" после десяти лет научных исследований разработала дорожное покрытие, очищающее воздух от автомобильных выхлопных газов. Это асфальт с добавкой нано-частиц двуокиси титана. Под действием солнечных лучей химически активная добавка превращает несгоревшие углеводороды, угарный газ, окислы азота и серы в воду, углекислый газ и твердые соли. Опыты, проведенные в герметичной камере, показали, что титановый асфальт, освещаемый лампами дневного света, за 400 минут разлагает 99, 5% окислов азота. Остальные вредные газы при освещении дорожного покрытия солнечным светом (эти опыты проводились в естественных условиях, на дороге) разлагаются на 75%. Рассчитано, что, если покрыть новым асфальтом всего 15% улиц и площадей большого города, воздух в нем станет вдвое чище. Пока произведено 900 тонн титанового асфальта. Намечаются его поставки в 18 стран, включая Францию, Индию и Китай.

Другие интересные новости:

▪ Искусственная мышца

▪ Добавить магния в кузов автомобиля

▪ Спецификации Blu-ray формата завершены

▪ Разъем USB Type-C стал евростандартом

▪ Стимулируемый мозг работает эффективней

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Всему есть свои границы. Крылатое выражение

▪ статья Что такое туча? Подробный ответ

▪ статья Сухопутный парусник. Личный транспорт

▪ статья Импульсный вольтметр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Транзисторы IRFL014 - IRFP264. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025