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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Шкаф по уходу за одеждой LG Styler 12.01.2024 Компания LG представляет свой новейший продукт - устройство по уходу за одеждой под названием LG Styler. Это не просто шкаф; это интеллектуальное устройство, предоставляющее возможности освежения, сушки и разглаживания вашей одежды. С встроенным ручным отпаривателем и уникальными функциями ухода, LG Styler поднимает стандарты заботы о вашей одежде. Интеллектуальные функции и инновационная технология LG Styler делают его незаменимым активом для тех, кто ценит безупречность и инновации в повседневной заботе о своем гардеробе. Ручной отпариватель, интегрированный в корпус шкафа, легко разглаживает складки различных тканей, обеспечивая безупречный вид вашей одежде. Устройство также оснащено системой движущихся вешалок и улучшенными возможностями пылеудаления, дезодорации и сушки, делая LG Styler неотъемлемым атрибутом быта. Однако главная особенность этого устройства - технология LG Dual TrueSteam. Эта инновационная система использует два нагревательных элемента для кипячения воды, что позволяет более точно контролировать объем и силу паровой струи. Это значит, что для ухода за деликатными тканями может использоваться только один из нагревателей. Кроме того, LG Dual TrueSteam обеспечивает борьбу с микробами, уничтожая их с эффективностью не менее 99,9%, а также защищает от 11 видов вредных бактерий. Встроенная система вентиляции обеспечивает автоматическую циркуляцию воздуха по всему помещению, а функция осушения воздуха в комнате добавляет дополнительный функционал данному инновационному устройству.

Другие интересные новости:

▪ Обнаружена главная причина любви к алкоголю

▪ Технологии Muse для управления мыслью

▪ Быстрая биопечать живой ткани

▪ Плазмонный графеновый чип

▪ Модули памяти Adata DDR4 XPG Z1 Gold Edition

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Молчание - знак согласия. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие стронгмены? Подробный ответ

▪ статья Экспедитор. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Два фотореле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фокус со стаканчиками. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025