kategorier: Udvalgte artikler » Praktisk elektronik
Antal visninger: 79375
Kommentarer til artiklen: 6
Elektronisk termostat til oliekøler
En artikel om, hvordan man udskifter en mekanisk temperaturregulator for en olievarmeadiator.
Ofte i hverdagen skal du bruge olieradiatorer til opvarmning. Som regel kommer sådanne dage om efteråret, hvor det allerede er ret koldt udenfor, og offentlige forsyningsvirksomheder har ikke travlt med at tænde for centralvarme i lejligheder. Disse radiatorer brænder ikke ilt, i modsætning til andre typer elektriske apparater til opvarmning.
Opvarmningstemperaturen for sådanne radiatorer indstilles ved hjælp af en elektromekanisk regulator, hvis basis er en bimetallisk plade - den styrer driften af den mekaniske kontakt. Denne kontakt slukker for varmeren, når den indstillede temperatur er nået.
Når en sådan regulator bliver ubrugelig, kan den ikke repareres i næsten hundrede procent af tilfældene. Det bliver umuligt at bruge en radiator uden en temperaturregulator: enten skal du manuelt tænde den med jævne mellemrum - slukke for den, eller sidde og vente på, at der opstår en brand. Halvledertemperaturregulatoren, der er beskrevet i denne artikel, hjælper med at slippe af med denne situation.
Halvleder temperatursensorer
Et karakteristisk træk ved denne controller er, at den ikke kræver temperaturkalibrering, da den bruger LM335AZ-sensoren, der allerede er kalibreret ved fremstillingen af producenten.
Der er flere typer kalibrerede temperatursensorer, f.eks. DS1621, DS1820 og nogle andre. Disse sensorer leverer temperaturmålinger i digital form, så måleresultatet er kun tilgængeligt mikrokontrollerenhederder kræver programmering.
Analog temperatursensor LM335AZ
LM335AZ sensoren giver måleresultatet i analog form (spænding), som ikke kræver brug af mikrokontrollere og skriveprogrammer. Det er nok at samle et enkelt kredsløb, og enheden fungerer som tilsigtet. Skemaet for den beskrevne temperaturregulator er vist i figur 1.
Figur 1. Termostat til oliekøler.
I henhold til driftsprincippet er LM335AZ en af sorterne i en halvlederstyret zenerdiode, hvis stabiliseringsspænding afhænger af omgivelsestemperaturen. Denne egenskab er strengt standardiseret og udgør 10 mV / ° C. I dette tilfælde er temperaturkoefficienten for spænding (TKN) positiv, det vil sige med en stigning i temperaturen med hver grad, øges spændingen ved udgangen fra en sådan sensor med 10 mV.
Producenten garanterer, at når temperaturen ændres inden for -40 ... + 100 ° C, er sensorens karakteristik lineær, og fejlen er ikke mere end ± 1 ° C. En sådan nøjagtighed er helt nok til at kontrollere varmeapparatets temperatur. Det skal bemærkes separat, at sådanne parametre opnås ved en strøm gennem zenerdioden i et niveau på 0,45 ... 5,0 mA.
LM335AZ sensorer er kalibreret på Kelvin temperatur skala. For at overføre temperaturen fra de kendte grader af Celsius for os alle, bliver vi nødt til at bruge følgende formel: t ° K = 273 + t ° C. I betragtning af den førnævnte temperaturkoefficient for sensoren 10 mV / ° C vil spændingen i millivolt ved dens udgang være ti gange højere end målingerne i grader.
Et simpelt eksempel: Hvis væggtermometeret i vores rum viser 25 grader, vil spændingen ved udgangen fra LM335AZ-sensoren være (273 + 25) * 10 = 2980 mV eller 2,98 V. Det er let at beregne, at hvis oliekøleren opvarmes til 70 ° C spændingen ved udgangen fra LM335AZ sensoren vil være (273 + 70) * 10 = 3430 mV eller 3,43 V. Det viser sig, at for at oprette en termostat, skal du bare måle spændingen ved sensorens udgang og sammenligne den med referencespændingen, der indstiller opvarmningstemperaturen.
Efter en så detaljeret gennemgang af sensoren kan vi fortsætte med beskrivelsen af kredsløbsdiagrammet for termostaten, der indeholder et lille antal dele, er enkel at fremstille og næsten ikke kræver justering.
Termostat strømforsyning
Strømforsyningen til temperaturregulatoren samles i henhold til det velkendte skema med en slukkekondensator. I diagrammet er dette C1. Parallelt installeres en modstand R1, gennem hvilken den ovennævnte kondensator udtømmes, når enheden er koblet fra netværket.
Mest af alt er denne udladning nødvendig, når du indstiller og fremstiller en temperaturregulator, - du skal indrømme, at det ikke er meget behageligt at modtage elektriske stød, der kobler en kondensator, der er ladet til netspænding på grund af glemsomhed.
Modstand R2 reducerer indgangsstrømmen, når den er tilsluttet netværket, og fungerer i en nødsituation som en sikring. Dets effekt skal være mindst 1 watt. Ved lavere kapacitet brænder denne modstand ud på grund af ødelæggelse af det resistive lag, selv med en fuldt funktionel enhed.
Spændingen, der korrigeres af broen ved hjælp af Zener-dioden VD2, er begrænset til 12V, og kondensatoren C4 udjævner sine krusninger. Kondensator C6 er designet til at udjævne pulserende og højfrekvent interferens fra netværket. Spændingen på 12 V bruges til at drive chip - komparator, indikator-LED'er HL1, HL2 og LED triac optokobler U1.
Det andet stabiliseringstrin udføres på en integreret stabilisator 78L05, som har en udgangsspænding på + V. Denne spænding bruges til at drive temperatursensoren og opnå en referencespænding ved komparatorens indgang. Stabiliteten af hele enheden som helhed afhænger af stabiliteten af denne spænding.
Temperatursensoren VK1 modtager strøm fra stabilisatoren DA2 gennem modstanden R3. Spændingen fra sensoren gennem støjdæmpningsfilteret R4, C2, R5 tilføres den ikke-inverterende indgang 3 i komparatoren (komparatoren) DA1.1.
En referencespænding påføres også komparatorens inverterende indgang 2 gennem et interferensundertrykkelsesfilter R14, C3, R6, der indstiller opvarmningstemperaturen.
Opsætning af enheden reduceres til at indstille den spænding, som sensoren udsender ved den maksimale indstillede temperatur ved hjælp af indstillingsmodstanden R15 på venstre udgangskredsløb for modstanden R17. Hvis vi begrænser opvarmningen til 70 ° C, svarer dette ifølge Kelvin-skalaen til 343 ° K, så sensorspændingen vil være 3, 43 V. Ved en temperatur, for eksempel, 80 ° C, 3,53 V.
Derefter skal spændingen i henhold til den nedre ende af området indstilles på højre side i henhold til udgangskredsløbet for modstanden R17. Denne indstilling udføres ved at vælge modstand R18. Modstand R17 kan også være under hænderne på den forkerte pålydende værdi, som angivet i diagrammet. Under hensyntagen til at ved 0 ° C (hvilket svarer til 273 ° K) er sensorens spænding 2,73 V, er det muligt at bruge forholdet R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 til en omtrentlig beregning af værdien af disse modstande. 73, hvorfra det er let at beregne modstanden for enhver modstand.
Princippet for betjening af kredsløbet
Nu et par ord om, hvordan kredsløbet fungerer. Spændingen fra temperatursensoren tilføres den ikke-inverterende indgang på komparatoren 3. Spændingen fra modstandsmotoren R17 leveres til inverteringsindgangen 2. Mens spændingen ved den ikke-inverterende indgang er højere end ved den inverterende, er komparatorens udgangstransistor åben, så lysdioden for triac-optokobleren U1 lyser. For at indikere optokopplerens åbne tilstand bruges den røde LED HL1. Til gengæld også åben triac VS1 og varmelegeme tilsluttet.
Når radiatoren varmer op, øges spændingen ved udgangen fra VK1-sensoren. Så snart denne spænding overskrider spændingen ved inverteringsindgangen, lukkes komparatorens udgangstransistor, og optokopplerens LED slukkes - belastningen slukker.
Når radiatoren er kølet af noget, gentages varmecyklussen igen.Hvor meget køleren afkøles på grund af bredden af hysteresesløjfen for komparatoren, hvilket afhænger af modstanden for modstanden R7. Kondensator C5 forhindrer komparatoren i at blive ophidset ved høje frekvenser.
LM2903N indeholder to komparatorer. Derfor er det muligt at samle en indikator på den anden komparator, der indikerer, at opvarmningen er afsluttet, og at der er spænding i netværket. Denne indikator er samlet på DA1.2 og den grønne LED HL1, som lyser, når varmeapparatet er slukket.
Et par ord om detaljerne. Modstande R9, R12 er designet til at tilvejebringe driftsformerne for en optokoppler fotoelektrisk transistor, og kæden R8, C9 er designet til at undertrykke spændingsstød på triac VS1. Den importerede triac vist i diagrammet kan med succes erstattes af indenlandske TS 112-16 eller TS 125-22. Med sådanne triacs er det muligt at skifte belastninger op til 2,5 kW. For at installere dem har du brug for en lille radiator, hvorfra triac skal isoleres med glimmer eller keramiske pakninger.
Regulatorens design er vilkårlig: Hvis designen af oliekøleren tillader det, kan den installeres inde. Du kan også lave en termostat i form af en separat enhed. I dette tilfælde er du selvfølgelig nødt til at placere den i en slags indkapsling. Lysdioderne HL1, HL2 og håndtaget på den variable modstand R17 skal vises på ydersiden af kabinettet, hvormed du kan justere opvarmningstemperaturen til en vis grad. Lysdioder HL1, HL2 kan være af enhver type, mens HL1 er grøn og HL2 er rød.
Enheden er lavet på et trykt kredsløbskort, hvis mulig version er vist i figur 2.
Figur 2. Termostat kredsløbskort.
Følgende typer dele blev brugt til installation på pladen: husholdningsoxidkondensatorer K50-35 eller importeret, filmkondensatorer C1 og C9 type K73-17, de resterende små størrelse keramiske kondensatorer. Oxidkondensatorer skal have en tilladt temperatur på mindst +105 ° C, hvilket er angivet i tilfælde af kondensatorer.
Faste modstande type MLT 0.125 eller importeret. Trimmermodstand R1 type СП5-28Б eller en anden flertrins - med dens hjælp indstilles den øverste grænse for opvarmningen mere nøjagtigt.
Variabel modstand R17 trådtype PPB-3V. Dets formål er at indstille opvarmningstemperaturen. Det er bedst at installere denne modstand i stedet for den gamle elektromekaniske regulator.
Temperatursensoren LM335AZ, hvis designen af radiatoren tillader det, skal installeres på det sted, hvor den elektromekaniske sensor tidligere var installeret. I dette tilfælde skal selvfølgelig den gamle sensor fjernes. Forbindelsen af sensoren til det trykte kredsløb sker bedst med et snoet par ledninger. Dette vil reducere virkningen af interferens betydeligt på driften af hele enheden som helhed.
Når regulatoren er konstrueret som en separat enhed, installeres LED'erne HL1, HL2 direkte på tavlen. Og hvis brættet kan være skjult inde i varmeapparatet, skal du for at installere lysdioderne bore huller i varmeelementet. Selve lysdioderne i dette tilfælde skal placeres på en plade af isolerende materiale, f.eks. Fiberglas eller getinaks.
Installation af enheden er let. Først og fremmest skal du kontrollere installationen for overholdelse af ordningen og fraværet af mangler i form af kredsløbsveje på tavlen eller deres brud. Kontroller derefter, at der er en spænding på +12 V ved zenerdioden VD1 og en spænding på +5 V ved udgangen fra stabilisatoren DA2.
Efter disse kontroller skal du bruge trimmodstanden R15 til at indstille spændingen på 3,43 V. på den venstre udgangskreds for den variable modstand R17. Du kan verificere den korrekte funktion af regulatoren ved at dreje den variable modstand R17. I dette tilfælde skal du være opmærksom på LED-indikatorerne.
Alle målinger skal udføres i forhold til den negative terminal på kondensatoren C4 ved hjælp af et digitalt multimeterskriv f.eks. DT838 eller lignende.
Glem ikke, at designet ikke har galvanisk isolering fra det elektriske netværk. Derfor skal du være forsigtig og omhyggelig, og det er bedst at bruge en isolationstransformator. Men kraften i en sådan transformer er ikke nok til at drive oliekøleren, så ibrugtagningstid (mens alt er på bordet og tilgængeligt), kan varmeelementet erstattes af en konventionel pære med en effekt på 25 ... 100 watt.
Temperatursensoren under justeringsprocessen kan opvarmes simpelthen med et loddejern eller den lige nævnte lampe. I dette tilfælde slukkes kontrollampen, når den indstillede temperatur er nået, og lyser op efter en vis køling af sensoren. Graden af afkøling af sensoren afhænger af hysteresen af komparatoren som beskrevet ovenfor.
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: