|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Симисторный термостабилизатор
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы Отличие этого варианта термостабилизатора от многих других, ранее описанных
в нашем журнале, заключается в основном в замене традиционного тринистора
симистором, что позволило исключить выпрямительный мост, составленный из мощных
диодов. В результате число элементов, устанавливаемых на теплоотвод при выходной
мощности до 1 кВт, сократилось с пяти до одного. Термостабилизатор можно
использовать для поддержания температуры в домике на садовом участке, в погребе,
балконном "овощехранилище " и других закрытых объемах.
Стабилизация температуры предлагаемым электронным устройством, осуществляется,
как обычно, включением и выключением сетевого напряжения, подаваемого на
нагрузку - нагреватель, в зависимости от температуры датчика - терморезистора.
Включение самого симистора происходит вблизи момента перехода сетевого
напряжения через "нуль", что снижает уровень помех.
Схема термостабилизатора приведена на рис. 1. В термостабилизаторе использованы
узел питания и цепи формирования импульсов в моменты прохождения сетевого
напряжения через "нуль", описанные в [1], поэтому часть схемы, полностью
повторяющая рис. 1 [1], здесь не показана.
![]() "нуль" формируется импульс отрицательной полярности. Триггер Шмитта, собранный
на элементах DD1.1, DD1.2 и резисторе R9, формирует крутые фронты и спады этого
импульса. Положительный перепад напряжения, соответствующий началу полупериода,
дифференцируется цепочкой C4R11 и в виде короткого импульса положительной
полярности подается на входной вывод 12 элемента DD1.4.
Одновременно на второй вход (вывод 13) элемента DD1.4 поступает сигнал с выхода
ОУ DA1, выполняющего функцию компаратора. Его входы подключены к выходам
термочувствительного моста, образованного резисторами R5 - R8 и терморезистором
RK1. Пока температура терморезистора выше установленной резистором R5,
напряжение на неинвертирующем входе ОУ меньше, чем на инвертирующем, на выходе
компаратора формируется сигнал низкого уровня. В это время импульсы через
элемент DD1.4 не проходят и светодиод HL1 закрыт.
Когда температура терморезистора RK1 снизится и напряжение на нем станет больше,
выходной сигнал ОУ будет соответствовать высокому уровню, включится светодиод
HL1, импульсы с дифференцирующей цепочки C4R11 начнут проходить через элемент
DD1.4 на базу транзистора VT3. В начале каждого полупериода транзистор начнет
включать симистор VS1 и тем самым подключать к сети нагрузку - нагреватель.
Все элементы устройства, кроме симистора и гнездовой части выходного разъема
Х1, смонтированы на печатной плате размерами 80x50 мм (рис. 2). Плата,
выполненная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, рассчитана на
установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73 - 16 (С1), К50 - 6 (С2), КМ - 5
(остальные). Переменный резистор R5 - СПЗ - 4аМ или СПЗ - 4бМ. Диоды VD1 и VD2 -
любые кремниевые импульсные или выпрямительные, стабилитрон VD3 - на напряжение
стабилизации 10...12 В. Микросхема К561ЛА7 заменима на К176ЛА7 или КР1561ЛА7.
Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры p-n-p,
транзистор VT3 - средней или большой мощности такой же структуры с допустимым
коллекторным током до 150 мА.
![]() Функцию компаратора (DA1) может выполнять практически любой ОУ, работающий при
полном напряжении питания 10 В и потребляющий ток не более 5 мА, например,
КР140УД7, К140УД6, КР140УД6, КР140УД14. Светодиод HL1 - любой из серии АЛ307.
Его следует максимально вынести за пределы платы, и "смотреть" он должен в ту же
сторону, что и вал переменного резистора R5. Корпус резистора R5 соединен с
минусовым проводником цепи питания микросхем, что необходимо для его
экранирования.
Терморезистор RK1, использованный в изготовленном образце устройства, - ММТ - 4.
Но подойдет и любой другой серии ММТ или КМТ на номинальное сопротивление
10...33 кОм. Лучше - герметичные ММТ - 4 или КМТ - 4 [2, 3].
Для определения сопротивлений резисторов R5 и R6 необходимо задаться диапазоном
температур, в котором должен работать термостабилизатор. Сопротивление
терморезистора измеряют при максимальной рабочей температуре. Такое же
сопротивление или несколько меньшее должен иметь и резистор R6. Затем измеряют
сопротивление терморезистора при минимальной температуре и подбирают
сопротивление резистора R5 таким, чтобы оно в сумме с сопротивлением резистора
R6 было не меньше измеренного. Если есть затруднения в измерении сопротивления
терморезистора в диапазоне температур, можно считать, что для резисторов серии
ММТ оно увеличивается на 19% при уменьшении температуры на 5°С, на 41%
приуменьшении на 10°С и в два раза - на 20°С. Аналогично при таком же повышении
температуры уменьшение сопротивления прибора составляет 16%, 29% и два раза
соответственно. Для терморезисторов КМТ подобное изменение примерно в 1,5 раза
больше.
Указанные на схеме номиналы резисторов R5, R6 и терморезистора RK1 соответствуют
диапазону работы термостабилизатора 15...25°С.
Монтажную плату и симистор КУ208Г (или КУ208В), установленный на ребристом
теплоотводе размерами 60x50x25 мм, размещают в пластмассовой коробке размерами
150x95x70 мм так, чтобы терморезистор оказался близко к нижней стенке коробки, а
теплоотвод симистора - к верхней. Предварительно в этих стенках корпуса
наименьшего размера просверливают возможно большее число вентиляционных
отверстий диаметром 6 мм с шагом 10 мм. Светодиод и вал резистора выводят через
отверстия в передней стенке коробки. Сам же вал переменного резистора и
крепежный винт пластмассовой ручки на нем не должны быть доступны для случайного
прикосновения.
Налаживать и градуировать регулятор начинают без симистора. Вывод 12 элемента
DD1.4 временно соединяют проволочной перемычкой с выводом 14 этой микросхемы, и
к резистору R12 подключают вольтметр постоянного напряжения. Конденсатор С1
шунтируют резистором сопротивлением 220...330 Ом, после чего термостабилизатор
подключают к источнику постоянного тока с выходным напряжением 12...15 В.
Значение напряжения этого источника устанавливают таким, чтобы ток, потребляемый
термостабилизатором, был в пределах 18...20 мА.
Терморезистор помещают в воду, температура которой соответствует середине
рабочего диапазона. Изолятор термистора не должен касаться воды. При вращении
вала резистора R5 по часовой стрелке светодиод HL1 должен загораться, а
вольтметр показывать напряжение около 9 В, при вращении же его в противоположном
направлении светодиод будет гаснуть, а стрелка вольтметра стоять на нулевой
отметке шкалы. Делают соответствующую отметку на шкале переменного резистора.
Изменяя температуру воды, полностью градуируют термостабилизатор.
Для проведения этой операции можно вместо терморезистора использовать постоянные
резисторы с номиналами, соответствующими измеренным сопротивлением
терморезистора при заданных температурах.
Удалив дополнительный резистор и проволочную перемычку, полностью собирают
стабилизатор и проверяют его работу с лампой накаливания, подключенной к разъему
Х1 "Нагрузка".
Для линеаризации шкалы переменного резистора можно воспользоваться
рекомендациями статьи [4].
Регулятор устанавливают в вертикальном положении так, чтобы вентиляционные
отверстия в его корпусе ничем не закрывались, например, на стену комнаты. Если
термостабилизатор используется для поддержания температуры в погребе, инкубаторе
или балконном "овощехранилище", его лучше размещать вне термостабилизируемого
объема, а терморезистор вынести из корпуса стабилизатора. В этом случае для
уменьшения влияния наводок на место терморезистора на плату следует поставить
оксидный конденсатор емкостью не менее 50 мкФ на номинальное напряжение не менее
10 В. Сам же терморезистор и подводящие к нему провода должны быть тщательно за
изолированы.
Термостабилизатор не имеет гистерезиса по температуре, и его точность может быть
весьма высокой - порядка 0,1°С. Но если по каким-то причинам гистерезис все же
требуется, необходимо включить между выводами 3 и 6 ОУ DA1 резистор (на рис. 2
он показан штриховыми линиями) сопротивлением несколько мегаом.
Литература
Автор: С.Бирюков, г.Москва
раздел сайта Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки журналы Радиолюбитель (годовые архивы) книга Физик в гостях у биолога. Богданов К.Ю., 1986 статья Где появился картофель? статья Транзисторный металлоискатель справочник Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
|