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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Роботы вместо мигрантов 22.10.2012 "Умный" и безопасный многофункциональный промышленный робот-рабочий Baxter может коренным образом изменить рынок труда. В частности, американские компании планируют с помощью таких машин отказаться от низкоквалифицированной зарубежной рабочей силы, в основном из Китая и других азиатских стран. Таким образом американские компании получат конкурентное преимущество, а мировую экономику ждет серьезная проблема миллионов безработных в самом бедном и густонаселенном регионе планеты. Робот Baxter пока работает совместно с людьми, но в будущем такие машины станут настоящим подарком для мелкого производителя, которому не по карману дорогостоящая рабочая сила в западных странах Прежде всего, он не требует никаких барьеров безопасности и дорогостоящего защитного оборудования, а значит - его можно использовать в обычных цехах, в том числе и небольших компаний. Разработчики неоднократно демонстрировали безопасность своего детища, положив руку на пути мощных манипуляторов робота. Baxter снабжен массивом ультразвуковых датчиков, которые обнаруживают подобные препятствия и осторожными движениями обходят их. Помимо этого, чувствительные датчики на манипуляторах обнаруживают неожиданные препятствия и, в случае необходимости, мгновенно останавливают движение. В результате вместо ожидаемого мощного удара рискнувший встать на пути робота человек чувствует лишь легкое прикосновение. Baxter высотой около 180 см и весом 136 кг стоит всего 22 тыс. долл. и может выполнять весь цикл несложных работ вроде сортировки и упаковки товаров.

Другие интересные новости:

▪ Цветочная маска

▪ Микросхемы помогают собирать мебель

▪ Генная инженерия превратит людей в суперменов

▪ Суши стало больше

▪ Автономный водородный источник энергии в контейнерном исполнении для судоходства

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Защита электроаппаратуры. Подборка статей

▪ статья Зонтик-теплица. Советы домашнему мастеру

▪ статья Проходит ли Солнце через 12 зодиакальных созвездий? Подробный ответ

▪ статья Провизор-интерн. Должностная инструкция

▪ статья Стабилизаторы вращения двигателей ЛПМ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Вытаскивание каната из пиджака зрителя. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026