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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Впервые оценено магнитное поле экзопланеты 02.12.2014 В течение двух десятилетий, прошедших с момента открытия первой планеты за пределами Солнечной системы, астрономы нашли уже более 350 экзопланет и сделали большой шаг в их изучении. Двадцать лет назад большим событием было просто открытие новой экзопланеты, а сейчас астрофизики исследуют строение и химический состав их атмосфер, климат и другие характеристики. А в некоторых случаях могут даже наблюдать их луны. Одной из важных характеристик планет является их магнитное поле. Оно влияет на поведение атмосферы планеты, поскольку защищает ее от разрушительного воздействия звездного ветра и взаимодействует с ионизированной ее частью - ионосферой и магнитосферой. Кроме того оно может влиять и на эволюцию самой планеты. Прямые наблюдения магнитного поля экзопланет в настоящее время невозможны. Безуспешны пока и попытки обнаружить их радиоизлучение, которое также позволило бы оценить магнитное поле. Однако при изучении планеты HD 209458b с неофициальным названием Осирис за пределами ее магнитосферы было обнаружено облако горячего атомарного водорода, "испаряющегося" из атмосферы планеты под действием звезды. Размер и форма водородной оболочки определяется взаимодействием между оттоком газа из планеты и входящих звездный ветер протонов, которые как бы сдувают это облако. Зная параметры водородного облака, с помощью определенной модели можно оценить параметры магнитосферы и, как следствие, параметры магнитного поля. Метод такой оценки был предложен международным коллективом ученых, в который входят и российские физики, в настоящее время представляющие Институт космических исследований Австрийской академии наук, Кристина Кислякова (ранее сотрудник Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского) и Максим Ходаченко (также сотрудник НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына, МГУ). С его помощью им удалось оценить величину магнитного момента планеты HD 209458b. Результаты исследований опубликованы в журнале Science. Ученые смоделировали образование облака горячего водорода вокруг планеты и показали, что наблюдаемая конфигурация облака соответствует только одному определенному значению магнитного момента и параметров звездного ветра. Чтобы сделать модель более точной, астрофизики учли большое количество факторов, определяющих взаимодействие между звездным ветром и атмосферой планеты: так называемую перезарядку между звездным ветром и нейтральными атмосферными частицам и их ионизацию, гравитационные эффекты, давление, радиационное ускорение, спектральное уширение линий. Планета HD 209458b, открытая в 1999 году в 150 световых лет от Земли, входит в число нескольких наиболее изученных и интенсивно изучаемых экзопланет, поскольку это один из немногих известных объектов, которые можно увидеть, когда они проходят по диску звезды. При этом свет звезды приходит на Землю, пройдя сквозь атмосферу планеты, что и позволяет исследовать ее структуру и химический состав спектральными методами. Для наблюдений ученые использовали космический телескопа Хаббл. Моделирование показало, что магнитосфера планеты относительно невелика, около 2,9 радиусов планеты, что соответствует магнитному моменту, составляющему лишь 10% от магнитного момента Юпитера. Это согласуется с предварительными оценками эффективности планетарного динамо для этой планеты. Столь маленькое магнитное поле связано с тем, что экзопланета HD 209458b представляет собой типичный горячий Юпитер, то есть газовый гигант с массой порядка Юпитерианской, но расположенный значительно ближе к звезде. Так, рассматриваемая экзопланета находится на расстоянии менее 5 млн км от звезды, что в 100 раз ближе, чем Юпитер в Солнечной системе, и даже в 10 раз ближе, чем самая близкая к Солнцу планета Меркурий. Ее период обращения всего 3,5 дня, масса составляет 0,7 массы Юпитера, а радиус - 1,4 юпитерианского. Поскольку орбита такой планеты очень близка к звезде, то она испытывает сильное гравитационное притяжение, тормозящее вращение планеты. Поскольку, в соответствии с теорией планетарного динамо, генерация магнитного поля связана с вращением ядер планет, медленное вращение планеты приводит к слабым магнитным полям. Ученые полагают, что предложенный ими метод оценки магнитного поля может быть использован для всех планет, в том числе и похожих на Землю, если вокруг них существует высокоэнергетичная водородная оболочка. Стоит отметить, что около 15% экзопланет являются горячими Юпитерами.

Другие интересные новости:

▪ Влияние погоды на мозг

▪ Ионный двигатель X-3

▪ Губчатая система пассивного охлаждения от SilentPower

▪ Квантовый апокалипсис

▪ Apple намерена использовать только переработанные металлы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД). Подборка статей

▪ статья Нельзя ли для прогулок подальше выбрать закоулок. Крылатое выражение

▪ статья Сколько произведений написал Вильям Шекспир? Подробный ответ

▪ статья Коричник японский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Очень громкий будильник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Микросхемы для телевизионной техники ST63140, ST63142, ST63126, ST63156. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026