Универсальный высокоточный термостабилизатор

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Устройство предназначено для автоматического поддержания температуры и может быть использовано в квартире, частном доме и др. помещениях при мощности электронагревателя до 5,5 кВт, а также для овощехранилища (в том числе на балконе), в инкубаторе, аквариуме и т.д. Предусмотрено подключение кондиционера и поддержание желаемой температуры охлажденного воздуха. Термостабилизатор может быть использован на производстве. При необходимости увеличения мощности до 100 кВт и более применяется соответствующий нагрузке магнитный пускатель или контактор (в том числе для трехфазной электросети), пусковая катушка которого подключается непосредственно к стабилизатору.

В различных радиотехнических изданиях было опубликовано немало электронных устройств для автоматического поддержания температуры, однако одни из них небезопасны в эксплуатации, так как датчик и элементы регулировки не имеют гальванической развязки с питающей электросетью [1], другие не обеспечивают необходимую точность поддержания температуры и не исключают частого переключения нагревателя ("дребезга") вблизи пороговой температуры [2], третьи сложны в изготовлении и содержат дефицитные элементы [3]. Предлагаемый вариант свободен от указанных недостатков. Кроме того, область применения устройства расширена за счет поддержания температуры с высокой точностью и увеличенной мощности, соответствующей имеющимся в продаже современным нагревателям и кондиционерам.

Описанный термостабилизатор обеспечивает поддержание температуры с точностью до ±0,С и возможность регулировки температурного интервала от момента включения до момента отключения нагревателя (кондиционера) от 0,1 до 1,5°С.

Рис. 1

При указанных на схеме (рис.1) номиналах обеспечивается фиксированное значение любой из семи значений температур 21...27°С. Данный интервал температур может быть сдвинут в сторону увеличения или уменьшения на 8...9°С резистором R3. Мощность, потребляемая электронным блоком термостабилизатора, не превышает 3,5 ВА.

Устройство представляет собой совокупность пяти функциональных узлов: электронного термореле, переключателя режимов работы, мультивибратора, импульсного трансформатора и тринисторного (симисторного) ключа, сетевого трансформатора с выпрямителем. Электронное термореле состоит из компаратора напряжения DA1 и измерительного моста. Датчик температуры, которым является терморезистор RK1, включен в плечо измерительного моста R1, R3-R10, R2, RK1, питаемый стабилизированным напряжением. Фильтр R1 1R12C2 ослабляет влияние помех на проводники, соединяющие терморезистор с компаратором. Резистором R14 устанавливают ширину "температурного гистерезиса" от 0,1 до 1,5°С. С уменьшением температуры сопротивление терморезистора RK1 увеличивается. В результате изменения напряжения на входе компаратора, последний, срабатывая, подает отрицательное напряжение на переключатель режимов работы SA2, VT1. В режиме "нагреватель" транзистор VT1 запускает мультивибратор, собранный на транзисторах VT2, VT3. Частота генерации составляет около 20 кГц, чем обеспечивается надежное срабатывание тринисторного (симисторного) ключа, подающего напряжение на нагреватель (кондиционер).

Импульсный трансформатор Т1 обеспечивает гальваническую развязку между электросетью 220 В и термостабилизатором, что соответствует требованиям электробезопасности. Первичная обмотка трансформатора подключена к коллекторам транзисторов VT2, VT3 через конденсатор С4.

Светодиод HL2 зеленого цвета свечения выполняет функции индикатора включения термостабилизатора в сеть, а светодиод HL1 красного цвета свечения индицирует о подаче напряжения на нагреватель или кондиционер. Если термостабилизатор предполагается использовать только для кондиционера, то надобность в установке переключателя SA2, транзистора VT1, резисторов R15-R17 отпадает. В этом случае необходимо перемычкой соединить вывод 7 компаратора DA1 с базой транзистора VT3. Если предполагается использоваться только нагреватель, то переключатель SA2 также не нужен, при этом вывод 7 компаратора соединяют с точкой соединения резисторов R15, R16, а коллектор транзистора VT1 - с базой транзистора VT3. В современных кондиционерах предусмотрена функция обогрева. В этом случае переключатель SA2 устанавливают в положение "Нагреватель".

Для питания термостабилизатора применяется любой сетевой трансформатор Т2, понижающий напряжение до 8... 10 В. Ток нагрузки не менее 200 мА. Трансформатор может использоваться от сетевого адаптера игровой видеоприставки. Кондиционер С7 уменьшает потребляемый ток из сети за счет компенсации реактивной энергии, потребляемой трансформатором. После подбора конденсатора ток уменьшился с 30 до 16 мА. Датчик с терморезистором RK1 можно располагать на расстоянии (10 м и более) от электронного блока. В этом случае подключение выполняют экранированным проводом в изоляции. Терморезистор RK1 необходимо защитить от механических повреждений, обеспечив свободный доступ воздуха.

Мощность нагревателя (кондиционера) в соответствии со схемой, показанной на рис. 1, не должна превышать 2,2 кВт, однако ее несложно увеличить до 5,5 кВт, применяя вместо двух тринисторов VD3, VL4 типа КУ202Н симистор ТС 1 22-25-6, как указано на рис.2. В этом случае используется одна вторичная обмотка импульсного трансформатора Т1. Конденсатор С8 обеспечивает включение симистора без тщательного подбора его параметров. В зависимости от мощности нагрузки тринисторы (симистор) необходимо установить на теплоотводы из расчета 60 см на 1 кВт нагрузки.

При использовании термостабилизатора для инкубатора резисторы R5-R10 и переключатель SA1 не используются, а резистор R4 заменяют резистором на 15 кОм и соединяют с корпусом. Температуру 37,5°С устанавливают резистором R3.

При использовании термостабилизатора для овощехранилища резистор R4 заменяют резистором на 75 кОм и соединяют с корпусом. Температуру 2...4°С устанавливают также резистором R3.

Если необходимо использовать термостабилизатор в интервале температур от 0 до 100°С, резистор R1 необходимо заменить резистором на 5,1 кОм, а резистор R3 - на 100 кОм. Вывод резистора R4, который идет на переключатель SA1, соединяют с корпусом.

Большинство деталей термостабилизатора смонтировано на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Расположение деталей некритично. Импульсный трансформатор Т1 намотан на кольце размерами 20x12x6 мм из феррита 2000НМ. Все три обмотки одинаковые и содержат по 50 витков литцендрата ЛЭШД 7x0,07, который можно заменить проводом ПЭЛ-ШО 0,17. При изготовлении трансформатора обмотки и выводы должны быть надежно изолированы. Сопротивление изоляции между обмотками должно составлять не менее 0,5 МОм, измеренное мегомметром напряжением 500 В (ПУЭ п.1.8.34).

В устройстве использованы постоянные резисторы типа МЛТ, переменные - СПЗ-1а, конденсаторы типа КМ (С2-С8)иК52-1 (С1-С6).

Компаратор К521САЗ можно заменить К554САЗ. Транзистор VT1 типа КТ31 5Б может быть применен с другим буквенным индексом или любой из серии КТ301, КТ312, КТ3102. Вместо транзисторов VT2 и VT3 могут быть применены транзисторы КТ608. Диодную сборку VD2 можно заменить диодами КД1 05 и др. Вместо диодов VD3-VD5 можно применить диоды КД509А. Светодиоды также можно заменить другими. В качестве переключателя SA1 применен малогабаритный переключатель типа ПМ, но можно использовать другого типа, например П2К. В качестве переключателя SA2 применен тумблер типа МТД-1.

При установке импульсного трансформатора необходимо правильно подключить начала и концы обмоток, в противном случае потребуется поменять их местами.

Правильно собранный термостабилизатор начинает работать сразу. В отдельных случаях из-за разброса значений терморезистора RK1 может потребоваться подборка резисторов R5-R10 для установки точной фиксированной температуры переключателем SA1.

Литература

1. АбрамовС. Терморегулятор для инкубатора//Рацио. -2002. - №9. -С.40-41.
2. Беляков А. Простой терморегулятор//Радио. - / 989. -№3. -С.31.
3. Киселев А. Термостабилизатор с цифровой индикацией//Радио. - 1994. - №6. - С.26-28.

Автор: В.Ю. Петровский, г. Чернигов; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива Мировой океан стал глубже на 8 сантиметров 10.09.2018 Международная команда ученых, проанализировав спутниковые данные, пришла к выводу, что за последние 25 лет уровень Мирового океана вырос на 7,7 см. Рост уровня идет со средней скоростью 3,1 мм в год и при этом ускоряется на 0,1 мм ежегодно. Это явно подтверждает то, что на планете становится теплее. Авторы исследования попытались оценить вклад различных обстоятельств в наблюдаемую картину. По их подсчетам, тепловое расширение воды пока играет ведущую роль в картине - 42%. На долю таяния морских льдов, а также ледников Гренландии и Антарктиды приходятся 21%, 15% и 8% соответственно. Пока неясна роль стока воды в океан через реки - ученые отметили, что неопределенность тут слишком велика для того, чтобы делать какие-либо выводы. Период исследования был выбран исходя из того, что надежные спутниковые данные, охватывающие всю планету, появляются в нашем распоряжении с 1993 года. Для исследования были использованы данные миссии TOPEX/Poseidon, океанографического проекта "Арго" и гравиметрического спутника GRACE. Уровень Мирового океана считается одним из важнейших индикаторов изменений климата на планете. Другие - это температура океана и поглощение им тепла, концентрация парниковых газов, кислотность вод океана, состояние ледников и состояние морского льда. Семь сантиметров - это немного, если речь идет об объекте тысячекилометровых размеров. Но на Земле есть участки суши, поднятые над морем всего на сантиметры, и их не так уж мало. В первую очередь вспоминаются коралловые атоллы Тихого океана, которые, при дальнейшем повышении его уровня, могут полностью скрыться под водой. На них сейчас живут люди, для них эта проблема более чем серьезна.

Другие интересные новости:

▪ Диод для защиты высокоскоростных интерфейсов от статического электричества

▪ Цифровой барометрический датчик давления - высотомер Infineon DPS310

▪ Разработка связи 30 Гбит/с от Huawei

▪ Микросхемы для управления ЖКИ с форматами XGA и SXGA

▪ Электрокроссовер Tata Curvv

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Ручная трамбовка грунта. Чертеж, описание

▪ статья Сколько звезд и полос на государственном флаге США и почему? Подробный ответ

▪ статья Заведующий (старший ординатор) реанимационно-консультативного центра. Должностная инструкция

▪ статья Гальванический способ травления металлов. Простые рецепты и советы

▪ статья Оптроны серии АОУ115. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026