Универсальный высокоточный термостабилизатор. Схема, описание

Бесплатная техническая библиотека

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Универсальный высокоточный термостабилизатор

Бесплатная техническая библиотека

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.

Универсальный высокоточный термостабилизатор
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

АбрамовС. Терморегулятор для инкубатора//Рацио. -2002. - №9. -С.40-41.
Беляков А. Простой терморегулятор//Радио. - / 989. -№3. -С.31.
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:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива

Пластырь для контроля уровня глюкозы 29.09.2020

Группа исследователей из Института промышленных наук Токийского университета разработала пластырь с микроиглами, объединенный с бумажным датчиком для контроля уровня глюкозы.

Микроиглы - это крошечные иглы длиной менее 1 мм, которые настолько короткие, что, попадая в кожу, не контактируют с нейронами, а это означает, что они не вызывают боли. Они не прокалывают кожу до крови, но могут собирать подкожную жидкость, которая содержит большинство важных биомаркеров.

Инженеры в разных странах мира уже разработали несколько типов микроигл, но до сих пор создание практичного устройства, которое быстро анализирует жидкость и выдает результат, казалось труднодостижимым.

Японские ученые преодолели эту проблему, разработав способ сочетания пористых микроигл с бумажными сенсорами. В результате у них получился недорогой, безболезненный, простой в использовании и очень практичный одноразовый тест для диагностики преддиабета или контроля уровня сахара при сахарном диабете.

Для производства такого диагностического устройства сначала изготавливаются микроиглы. Для этого расплавленная смесь биоразлагаемого полимера и соли наливается в конусообразные полости микроплиты. Затем форма переворачивается и нижняя часть микроигл помещается на лист бумаги и прижимается под давлением. Это заставляет смесь проникнуть в поры бумаги и закрепить микроиглы. После извлечения из формы иглы охлаждаются в специальном растворе, который вытягивает из них всю соль, оставляя после себя тысячи отверстий или пор, через которые сможет течь подкожная жидкость. Наконец при помощи двустороннего скотча к бумажной основе набора микроигл крепится бумажный датчик глюкозы.

Ученые тестировали пластырь на агарозном геле, в котором была растворена глюкоза. Жидкость из геля перетекала через пористые микроиглы в бумажную подложку, а оттуда попадала на сенсорный слой. Концентрация глюкозы точно регистрировалась по изменению цвета бумажного датчика.

Большим преимуществом новой технологии является то, что ее использование не требует каких-либо медицинских знаний или специального обучения. К тому же микроиглы биорастворяемы и биосовместимы, то есть они не вызовут никаких проблем даже, если останутся в коже после удаления повязки.

Другие интересные новости:

▪ Электровелосипед ADO A20

▪ Шотландская Атлантида

▪ Новая система для нанотераностики

▪ Робот-геккон

▪ Новая формула соли

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоуправление. Подборка статей

▪ статья Герман Эммануил Яковлевич (Эмиль Кроткий). Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему мы не можем различать цвета в темноте? Подробный ответ

▪ статья Работа на швейной машине. Типовая инструкция по охране труда