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:

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 Литий-ионный транзистор с твердым электролитом 22.11.2020 Одна из самых "горячих" областей прикладной физики, спинтроника, занимается устройствами, использующими для выполнения полезных функций спин электронов. Однако измерять это фундаментальное квантовое свойство и, вообще, манипулировать им, остается непростой задачей. Результаты исследования, предпринятого группой ученых Токийского научного университета и Национального института материаловедения (NIMS), должны помочь устранить некоторые из ограничений, свойственных современным устройствам спинтроники, такие как завышенный расход энергии, низкие рабочие температуры и потребность в редких и дорогостоящих материалах. Японские инженеры представили простую, но, вместе с этим, эффективную стратегию изменения угла намагниченности в типичном ферромагнитном материале - магнетите (Fe3O4). Команде удалось сконструировать окислительно-восстановительный (редокс) транзистор, содержащий тонкую пленку магнетита на оксиде магния и твердый электролит из силиката лития с микродобавкой циркония. Введение ионов лития в твердый электролит позволяло добиться вращения угла намагничивания при комнатной температуре и существенно изменить плотность электронных носителей. Это вращение намагниченности вызвано изменением спин-орбитальной связи из-за инъекции электронов в ферромагнетик. В отличие от прежних попыток управления углом намагниченности, в которых использовали сильные внешние магнитные поля или спиновые токи, новый подход основан на обратимой электрохимической реакции. После приложения внешнего напряжения ионы лития мигрируют из верхнего электрода (оксид литий-кобальта) через электролит в слой магнетита. Ионы внедряются в структуру этого материала, образуя соединение LixFe3O4 и вызывают заметное вращение его угла намагничивания из-за изменений в носителях заряда. Используя этот эффект, в экспериментах удалось обратимо изменять угол намагниченности примерно на 10°. Авторы смогли, увеличив напряжение, повернуть намагниченность даже на 56°, однако такие изменения уже не были полностью обратимыми из-за искажений кристаллической структуры, вызываемых ее перенасыщением ионами лития. Полученное устройство имеет сравнительно простую конструкцию, его легко изготавливать промышленным способом. Возможность же управлять намагниченностью при комнатных температурах существенно приближает появления экономичного спинтронного оборудования для широкого круга практических задач.

Другие интересные новости:

▪ Новый миниатюрный ШИМ-контроллер

▪ Женские нейроны тоньше мужских

▪ Лазерная рентгеновская установка обнаружит радиоактивную контрабанду

▪ Марсианские колонии из аэрогеля

▪ AMD отказывается от K6-III

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Венерические заболевания. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как появились некоторые детские игры? Подробный ответ

▪ статья Работник мебельного производства. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Экрон - ламповый усилитель с управлением по экранирующим сеткам. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный регулятор напряжения для низковольтных электропаяльников, 5-14 вольт 2 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025