kategorier: Utvalgte artikler » Praktisk elektronikk
Antall visninger: 79375
Kommentarer til artikkelen: 6
Elektronisk termostat for oljekjøler
En artikkel om hvordan du bytter ut en mekanisk temperaturregulator til en oljevarmeradiator.
Ganske ofte i hverdagen må du bruke oljeradiatorer til oppvarming. Som regel kommer slike dager om høsten, når det allerede er ganske kaldt ute, og offentlige verktøy har ingen hastverk med å slå på sentralvarme i leiligheter. Disse radiatorene forbrenner ikke oksygen, i motsetning til andre typer elektriske oppvarmingsapparater.
Oppvarmingstemperaturen for slike radiatorer settes ved hjelp av en elektromekanisk regulator, hvis grunnlag er en bimetallisk plate - den styrer driften av den mekaniske kontakten. Denne kontakten slår av varmeren når den innstilte temperaturen er nådd.
Når en slik regulator blir ubrukelig, kan den ikke repareres i nesten hundre prosent av tilfellene. Det blir umulig å bruke en radiator uten en temperaturregulator: Enten må du slå den på manuelt med jevne mellomrom - slå den av, eller sitte og vente på at det skal oppstå en brann. Halvleder-temperaturkontrolleren beskrevet i denne artikkelen vil hjelpe deg med å bli kvitt denne situasjonen.
Halvleder temperatursensorer
Et særtrekk ved denne kontrolleren er at den ikke krever temperaturkalibrering, siden den bruker LM335AZ-sensoren, som allerede er produsert av kalibrert.
Det er flere typer kalibrerte temperatursensorer, for eksempel DS1621, DS1820 og noen andre. Disse sensorene gir temperaturavlesninger i digital form, så måleresultatet er bare tilgjengelig mikrokontrollerenhetersom krever programmering.
Analog temperatursensor LM335AZ
LM335AZ sensoren gir måleresultatet i analog form (spenning), som ikke krever bruk av mikrokontrollere og skriveprogrammer. Det er nok å montere en enkel krets, og enheten vil fungere som tiltenkt. Skjemaet til den beskrevne temperaturkontrolleren er vist i figur 1.
Figur 1. Termostat for oljekjøler.
I samsvar med driftsprinsippet er LM335AZ en av variantene av en halvlederstyrt zenerdiode, hvis stabiliseringsspenning avhenger av omgivelsestemperaturen. Denne egenskapen er strengt standardisert og utgjør 10 mV / ° C. I dette tilfellet er temperaturkoeffisienten for spenning (TKN) positiv, det vil si med en økning i temperaturen med hver grad øker spenningen ved utgangen til en slik sensor med 10 mV.
Produsenten garanterer at når temperaturen endres innen -40 ... + 100 ° C, er sensorens karakteristikk lineær, og feilen er ikke mer enn ± 1 ° C. En slik nøyaktighet er ganske nok til å kontrollere temperaturen på varmeren. Det skal bemerkes separat at slike parametere vil oppnås ved en strøm gjennom zenerdioden på et nivå på 0,45 ... 5,0 mA.
LM335AZ sensorer er kalibrert på Kelvin temperaturskala. For å overføre temperaturen fra de grader Celsius som er kjent for oss alle, må vi bruke følgende formel: t ° K = 273 + t ° C. Gitt den nevnte temperaturkoeffisienten til sensoren 10 mV / ° C, vil spenningen i millivolt ved dens utgang være ti ganger høyere enn avlesningene i grader.
Et enkelt eksempel: hvis i rommet vårt viser termometeret 25 grader, vil spenningen ved utgangen til LM335AZ-sensoren være (273 + 25) * 10 = 2980 mV eller 2,98 V. Det er lett å beregne at hvis oljekjøleren blir oppvarmet til 70 ° C spenningen ved utgangen til LM335AZ sensoren vil være (273 + 70) * 10 = 3430 mV eller 3,43 V. Det viser seg at for å lage en termostat trenger du bare å måle spenningen ved utgangen til sensoren og sammenligne den med referansespenningen, som angir oppvarmingstemperaturen.
Etter en så detaljert vurdering av sensoren, kan vi gå videre til beskrivelsen av kretsskjemaet for termostaten, som inneholder et lite antall deler, er enkel å produsere, og krever nesten ikke justering.
Termostat strømforsyning
Strømforsyningen til temperaturregulatoren er satt sammen i henhold til det velkjente skjemaet med en slukkekondensator. I diagrammet er dette C1. Parallelt installeres en motstand R1 gjennom hvilken kondensatoren ovenfor vil bli utladet etter at enheten er koblet fra nettverket.
Mest av alt er denne utladingen nødvendig når du setter opp og produserer en temperaturregulator, - du må være enig i at det ikke er veldig hyggelig å motta elektriske støt, og kobler til en kondensator ladet til nettspenningen for glemsomhet.
Motstand R2 reduserer innstrømmen når den er koblet til nettverket, og fungerer i en nødsituasjon. Kraften skal være minst 1 watt. Ved lavere kapasiteter brenner denne motstanden på grunn av ødeleggelse av det motstandsdyktige laget, selv med en fullt funksjonell enhet.
Spenningen utbedret av broen ved hjelp av Zener-dioden VD2 er begrenset til 12V, og kondensatoren C4 jevner ut krusningene. Kondensator C6 er designet for å jevne ut pulserende og høyfrekvente forstyrrelser fra nettverket. Spenningen på 12 V brukes til å drive brikken - komparator, indikatorlysdioder HL1, HL2 og LED triac optokoppling U1.
Det andre stabiliseringstrinnet utføres på en integrert stabilisator 78L05, som har en utgangsspenning på + V. Denne spenningen brukes til å drive temperatursensoren og oppnå en referansespenning ved inngangen til komparatoren. Stabiliteten til hele enheten som helhet avhenger av stabiliteten til denne spenningen.
Temperatursensoren VK1 mottar strøm fra stabilisatoren DA2 gjennom motstanden R3. Spenningen fra sensoren gjennom støydempingsfilteret R4, C2, R5 tilføres den ikke-inverterende inngangen 3 til komparatoren (komparatoren) DA1.1.
En referansespenning tilføres også den inverterende inngangen 2 til komparatoren gjennom et interferensdempende filter R14, C3, R6, som innstiller oppvarmingstemperaturen.
Innstillingen av enheten reduseres til å stille inn spenningen som sensoren vil gi ut ved den maksimale innstilte temperaturen ved å bruke avstemningsmotstanden R15 på den venstre utgangskretsen til motstanden R17. Hvis du begrenser oppvarmingen til 70 ° C, tilsvarer dette på Kelvin-skalaen 343 ° K, så sensorspenningen vil være 3, 43 V. Ved en temperatur, for eksempel, 80 ° C, 3,53 V.
I sin tur skal spenningen i henhold til den nedre enden av området stilles inn på høyre side i henhold til utgangskretsen til motstanden R17. Denne innstillingen gjøres ved å velge motstand R18. Motstand R17 kan også være under hendene på feil pålydende verdi, som indikert i diagrammet. Tatt i betraktning at ved 0 ° C (som tilsvarer 273 ° K), er spenningen til sensoren 2,73 V ved utgangen fra sensoren, kan du bruke forholdet R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 for en tilnærmet beregning av verdiene til disse motstandene. 73, hvorfra det er enkelt å beregne motstanden til enhver motstand.
Prinsippet for drift av kretsen
Nå noen få ord om hvordan kretsen fungerer. Spenningen fra temperatursensoren tilføres den ikke-inverterende inngangen til komparatoren 3. Spenningen fra motstandsmotoren R17 tilføres den inverterende inngangen 2. Mens spenningen ved den ikke-inverterende inngangen er høyere enn den som inverterer, er komparatorens utgangstransistor åpen, så lysdioden til triac-optokoblingen U1 lyser. For å indikere optokopplerens åpne tilstand, brukes den røde LED HL1. I sin tur også åpen triac VS1 og varmeren tilkoblet.
Når radiatoren varmes opp, øker spenningen ved utgangen til VK1-sensoren. Så snart denne spenningen overskrider spenningen ved inverteringsinngangen, lukkes komparatorens utgangstransistor og optokopplerens LED slukker - belastningen vil slå seg av.
Etter at radiatoren har avkjølt seg noe, vil varmesyklusen gjentas igjen.Hvor mye radiatoren avkjøles på grunn av bredden på hysteresesløyfen til komparatoren, noe som avhenger av motstanden til motstanden R7. Kondensator C5 forhindrer at komparatoren blir begeistret ved høye frekvenser.
LM2903N inneholder to komparatorer. Derfor er det mulig å sette sammen en indikator på den andre komparatoren, som indikerer at oppvarmingen er fullført, og at det er spenning i nettet. Denne indikatoren er satt sammen på DA1.2 og den grønne LED HL1, som lyser når varmeren er slått av.
Noen få ord om detaljene. Motstandene R9, R12 er utformet for å tilveiebringe driftsmodus for en optoelektrisk fotoelektrisk transistor, og kjeden R8, C9 er designet for å undertrykke spenningsstøt på triac VS1. Den importerte triacen som er vist i diagrammet, kan erstattes av innenriks TS 112-16 eller TS 125-22. Med slike triacer er det mulig å bytte belastning opp til 2,5 kW. For å installere dem trenger du en liten radiator, hvorfra triacen skal isoleres med glimmer eller keramiske pakninger.
Reguleringsutformingen er vilkårlig: hvis utformingen av oljekjøleren tillater det, kan den installeres inne. Du kan også lage en termostat i form av en egen enhet. I dette tilfellet må du selvfølgelig legge den i en slags innkapsling. Lysdiodene HL1, HL2 og håndtaket til den variable motstanden R17 skal vises på utsiden av saken, slik at du kan justere oppvarmingstemperaturen til en viss grad. Lysdioder HL1, HL2 kan være av hvilken som helst type, mens HL1 er grønn og HL2 er rød.
Enheten er laget på et trykt kretskort, hvis mulig versjon er vist i figur 2.
Figur 2. Termostatkretskort.
Følgende typer deler ble brukt til installasjon på tavlen: tamoksydkondensatorer K50-35 eller importert, filmkondensatorer C1 og C9 type K73-17, de resterende små størrelse keramiske kondensatorene. Oksidkondensatorer må ha en tillatt temperatur på minst +105 ° C, noe som er angitt ved kondensatorer.
Faste motstander type MLT 0.125 eller importert. Trimmermotstand R1 type СП5-28Б eller en annen flersving - med sin hjelp vil den øvre grensen for oppvarmingen bli satt mer nøyaktig.
Variabel motstand R17 trådtype PPB-3V. Dens formål er å stille inn oppvarmingstemperaturen. Det er best å installere denne motstanden i stedet for den gamle elektromekaniske regulatoren.
Temperatursensoren LM335AZ, hvis utformingen av radiatoren tillater det, bør installeres på stedet der den elektromekaniske sensoren tidligere var installert. I dette tilfellet må selvfølgelig den gamle sensoren fjernes. Tilkoblingen av sensoren til det trykte kretskortet gjøres best med et vridd par ledninger. Dette vil redusere effekten av forstyrrelser på driften av hele enheten som helhet betydelig.
Når regulatoren er konstruert som en separat enhet, blir LED-ene HL1, HL2 installert direkte på tavlen. Og hvis brettet kan være skjult inne i ovnen, må du bore hull i varmeelementet for å installere lysdiodene. Lysdiodene i dette tilfellet bør plasseres på en plate isolasjonsmateriale, for eksempel glassfiber eller getinaks.
Det er enkelt å sette opp enheten. Først av alt, bør du sjekke installasjonen for å overholde ordningen og fraværet av mangler i form av kortslutninger av spor på brettet eller brudd på dem. Etter det, sørg for at det er +12 V spenning på Zener dioden VD1 og +5 V spenningen ved utgangen til DA2 stabilisatoren.
Etter disse kontrollene, bruk trimmemotstanden R15 for å stille spenningen på 3,43 V. på den venstre utgangskretsen til den variable motstanden R17. Du kan bekrefte riktig funksjon av regulatoren ved å rotere den variable motstanden R17. I dette tilfellet bør du ta hensyn til LED-indikatorene.
Alle målinger skal utføres i forhold til den negative terminalen til kondensatoren C4 ved hjelp av et digitalt multimeterfor eksempel, skriv DT838 eller lignende.
Ikke glem at designet ikke har galvanisk isolasjon fra det elektriske nettverket. Derfor må du være forsiktig og forsiktig, og det er best å bruke en isolasjonstransformator. Men kraften til en slik transformator er ikke nok til å drive oljekjøleren, så i løpet av igangkjøringstiden (mens alt er på bordet og tilgjengelig), kan varmeelementet erstattes av en konvensjonell lyspære med en effekt på 25 ... 100 watt.
Temperatursensoren under justeringsprosessen kan oppvarmes ganske enkelt med loddejern eller akkurat den nevnte lampen. I dette tilfellet vil kontrollampen slukke når den innstilte temperaturen er nådd, og lyse opp etter litt kjøling av sensoren. Graden av kjøling av sensoren avhenger av komparatorens hysterese, som beskrevet ovenfor.
Boris Aladyshkin
Se også på elektrohomepro.com
: