30.03.21

[Домашняя]

Простой двухпозиционный регулятор температуры (от 0 до 10°С) для зимнего овощехранилища обеспечивает точность поддержания температуры не менее ±0,5°С и показывает контролируемую температуру на стрелочном приборе. Он имеет гальваническую развязку от сети. Нагреватель включается и отключается при помощи тиристора. В качестве датчика температуры используется терморезистор ММТ-4 (1,5 или 2,2 кОм). Микроамперметр РА1, показывающий температуру, включен в диагональ измерительного моста, образованного резисторами R1, R2, R4, R5, R6, R7. К этой же диагонали подключен компаратор DA1, который включает нагреватель, когда температура становится меньше заданной. Для задания требуемой температуры служит переменный резистор R6 "Задание t°". Подстроечный резистор R1 служит для установки начала шкалы микроамперметра, в данном случае, установки нуля при 0°С. Питание моста осуществляется от параметрического стабилизатора VD1-R10 Конденсаторы С1, СЗ служат для защиты входов компаратора от наводок и по­мех. Резистор R11 создает небольшую положительную обратную связь, формируя гистерезисную характеристику регулятора. Это позволяет избавиться от частых и беспорядочных переключений компаратора в моменты изменения состояния (вкл./выкл.). Выход компаратора подключен непосредственно к времязадающей цепочке R12-C4 генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы генератора через трансформатор гальванической развязки Т1 подаются на управляющий электрод тиристора VD3, который питает нагреватель выпрямленным однополупериодным напряжением. Приме­нение однополупериодного напряжения для питания нагревателя уменьшает вероятность его перегорания и повышает надежность устройства. Резисторы R15, R17 и диод VD2 служат для улучшения надежности работы VT1 и VD3. Неоновая лампа HL1 индицирует включенное состояние нагревателя. В качестве электронагревателя удобно использовать старые, частично перегоревшие конфорки от электроплиты, в которых сохранились спирали мощностью 150...300 Вт. Для правильного выбора мощности нагревателя можно воспользоваться рекомендациями из [1]. Для питания устройства можно использовать любой сетевой трансформатор со вторичной обмоткой на 12... 15 В, допустимый ток нагрузки которой не менее 30 мА. В качестве стабилизатора DA2 можно использовать любой 3-выводный стабилизатор на 12 В, в том числе зарубежный типа 7812. Терморезистор R4 закрепляется на некотором расстоянии над нагревателем, в потоке нагретого воздуха, и подключается к терморегулятору при помощи экранированного кабеля. Терморезистор нельзя изолировать более чем на одну треть корпуса, так как любая изоляция ухудшает теплопередачу. Кроме того, терморезистор не должен иметь теплового контакта с деталями корпуса овощехранилища, так как это может привести к замедлению его реакции и местному перегреву овощей или фруктов, находящихся в непосредственной близости от нагревателя. При использовании терморезистора с номинальным сопротивлением 2,2 кОм, резистор R2 также должен иметь сопротивление 2,2 кОм. Подстроенные резисторы R1 и R3—многооборотные, проволочные, типа СП5-2 или СП5-3. Резистор R6 — тоже проволочный, типа ПП2-20, ППЗ-40 или ППБ. От номинала этого резистора зависит диапазон задания температуры. Если нужного номинала R6 не оказалось, его можно составить из двух резисторов (например, к переменному резистору 680 Ом параллельно подключить резистор 200 Ом). Остальные резисторы — МЛТ. Конденсаторы С2, С5, С7 — типа К50-6 или К50-16. Остальные — керамические, КМ-5 или КМ-6. Трансформатор Т1 состоит из двух изолированных обмоток по 40 витков провода ПЭЛШО ⃠0,15...0,25 мм на ферритовом кольце К10x6x4,5 или К16x10x4,5 с магнитной проницаемостью не менее 1000. При отсутствии подходящего микроамперметра на 50 мкА, можно использовать микроамперметр на 100 мкА, но тогда придется проградуировать его шкалу в диапазоне от 0 до 20°С. В крайнем случае, если большая точность не обязательна, можно использовать индикатор уровня записи типа М476 от старых переносных магнитофонов Шкала этого индикатора нелинейна, чувствительность недостаточна, поэтому его нужно, немного доработать. Для этого индикатор нужно аккуратно разобрать, сдвинуть нулевое положение стрелки на 2...3 мм вперед, прокрутив немного заднее кольцо держателя пружины, и нанести 15 делений на новую шкалу. Для этого сначала определяется получившийся ток полного отклонения (обычно его можно принять равным 105 мкА), затем, задавая приращения тока через 1/15 тока полного отклонения (7 мкА), размечается новая шкала от 0 до 15°С. Наладка терморегулятора проводится в следующем порядке. Сначала устанавливаются правильные показания температуры на микроамперметре. Для этого можно взять два пластмассовых стаканчика, вложить один в другой через салфетку, чтобы обра­зовалась воздушная прослойка, уменьшающая теплопередачу, налить немного холодной воды и добавить снега. Туда же поместить терморезистор и образцовый термометр. Смесь воды со снегом непрерывно перемешивается деревянной палочкой. Когда образцовый термометр покажет 0°С, при помощи подстроенного резистора R1 стрелка микроамперметра устанавливается в нулевое положение. Затем снег из стакана убирается, в него добавляется немного воды комнатной температуры (при непрерывном перемешивании), чтобы поднять температуру воды до 10°С, и резистором R3 устанавливаются одинаковые показания образцового термометра и микроамперметра. Промежуточные показания температуры при таком малом диапазоне вполне достоверны, и дальнейшую работу по разметке шкалы резистора R6 для задания регулируемой температуры можно проводить без образцового термометра, основываясь на показаниях микроамперметра. Для этого удобнее вместо нагревателя подключить электрическую лампу (60. 100 Вт). Терморезистор опять помещается в стакан с водой нулевой температуры, и по мере роста температуры по включению (отключению) нагревателя размечается (через 1°С) вся шкала резистора R6. Окончательная проверка и дополнительная подстройка (в случае необходимости) проводятся при работе терморегулятора по месту установки. Это связано с тем, что в данном регуляторе, для упрощения схемы включения показывающего прибора, токи питания плеч измерительного моста, а значит, и терморезистора выбраны довольно большими. Через терморезистор протекает ток около 2 мА, который немного нагревает его. Из-за этого сопротивление терморезистора зависит не только от температуры, но и от свойств окружающей среды, т.е. от теплового сопротивления терморезистор-среда. Так как в воз­душной среде тепловое сопротивление больше, чем в воде, использовавшейся для калибровки, то при работе по месту установки показываемая температура может немного (на 0,5. ..1,0°С) завышаться относительно истинной. Подстройка показаний производится резистором R1. Правильность разметки шкалы задатчика температуры эта подстройка не нарушает. Терморегулятор, оформленный в виде небольшой пластмассовой коробки, можно установить как снаружи, так и внутри овощехранилища. В качестве зимнего овощехранилища можно с успехом использовать обычный холодильник, установленный на холодном балконе, лоджии или в сенях. При включении терморегулятора холодильный агрегат лучше отключить. Чтобы застраховаться от случайностей, терморегулятор желательно дополнить устройством сигнализации, которое будет подавать звуковой и световой сигнал, если температура в хранилище выйдет за установленные пределы (0...+10°С). Для этого в качестве РА1 можно использовать микроамперметр со специальными контактами сигнализации, но будет надежнее изготовить отдельное автономное устройство.

Радиомир №10 2002г стр. 16