30.03.21

[Домашняя]

Прибор предназначен для поддержания температуры в некоторых пределах. Причем верхний и нижний предел устанавливаются независимо друг от друга (необходимо только корректная установка пределов, - верхний предел температуры обязательно должен быть выше нижнего). Температуру можно устанавливать в пределах от 233К до 393К (то есть в пределах от -40°С до +125°С). Принципиальная схема прибора показана на рисунке.

Он состоит из схемы термостата на микросхемах А1 и A3, триггера на микросхеме D1 и выходного каскада на оптопаре. Для измерения температуры используется интегральный термодатчик LM235H, по своим характеристикам он аналогичен стабилитрону, величина напряжения стабилизации которого, зависит от температуры и изменяется строго линейно с точностью 0,01V на градус. Датчик предназначен для работы в диапазоне температур от -40 до +125°С (то есть 233-393К). Фактически напряжение на датчике числено равно температуре в единицах Кельвина, деленной на 100. В указанном диапазоне температуры напряжение на нем меняется от 2,33 до 3,93V. Датчик подключается по схеме параметрического стабилизатора с токоограничивающим резистором R1. С него напряжение поступает на два компаратора на микросхемах А1 и A3. Компаратор на А1 отвечает за выключение нагрузки (нагревателя), а A3 за его включение. Напряжение подводится к прямым входам компараторов. К инверсным входам компараторов подключен делитель напряжения, для А1 на резисторах R2, R4, R5, R6, для A3 на резисторах R11,R14,R15, R16. С помощью резистора R5 устанавливают температуру, соответствующую верхнему пределу. Резистор R2 подстроечный, с его помощью производится грубая настройка. Дело в том, что во всем диапазоне температур напряжение на F1 максимум изменяется всего-то от 2,33V до 3,93V. Это очень немного, поэтому, перед эксплуатацией производят наладку компаратора подстройкой R2, так чтобы переменным резистором R5 можно было задавать температуру в нужном диапазоне. Пока температура ниже максимального предела, установленного резистором R5 напряжение на выходе А1 равно логическому нулю. Как только температура достигает верхнего предела напряжение на выходе А1 увеличивается до логической единицы. Это приводит к переключению триггера D1.3-D1.4 в положение нуля на выходе D1.3. На выходе D1.2 при этом единица. Оптопара U1 закрывается и напряжение на нагреватель перестает поступать. Схема на A3 работает аналогичным образом, но следит за нижним пределом температуры. Пока температура выше заданного резистором R15 нижнего предела напряжение на выходе A3 равно логической единице. На выходе D1.1 - ноль. Как только температура опускается ниже нижнего предела, напряжение на выходе A3 устанавливается равным логическому нулю. На выходе D1.1 - единица. Триггер D1.3-D1.4 переключается в состояние единицы на выходе D1.3. На выходе D1.2 - ноль, оптопара открывается и подает питание на нагреватель. Схема питается напряжением 8V от стабилизатора на микросхеме А2. Для работы термостата нужен сетевой адаптер с выходным постоянным напряжением 11-15V. При установке температуры удобно пользоваться мультиметром, измеряя напряжение 4-х выводах А1 и A3. Умножив показание мультиметра на 100 можно определить заданный температурный предел в градусах по Кельвину. Можно сделать схему цифрового индикатора температуры и установок, так как это сделано в Л.1. Только переключатель S1 потребуется не на два, а на три положения. Датчик LM235 можно заменить любым LM235 (с любой буквой) или использовать отечественный аналог К1019ЕМ1. Оптопару MP24-0D3 можно заменить какой-то аналогичной или сделать выходной узел по другой схеме, например, на маломощной оптопаре и мощном симисторе. Налаживание термостата заключается в установке пределов регулирования - подстройка R2 (R11) если надо, то и подбор R4 и R6 (R14 и R16).

Радиоконструктор №1 2014г стр. 35