30.03.21

[Домашняя]

Этой конструкции уже много лет. Первоначально она разрабатывалась для использования в качестве обогревателя термобоксов видеокамер, но со временем сфера её применения значительно расширилась, и теперь в моём подсобном хозяйстве используется несколько десятков таких устройств. Применяю такие термостаты везде, где требуется стабильная температура, превышающая температуру окружающей среды. Схема устройства показана на рис. 1.

Оно содержит параметрические стабилизаторы напряжения R1HL1 и R3HL2 и стабилизатор тока на транзисторе VT2. Светодиоды одновременно выполняют функцию индикаторов режимов работы устройства. При подключении термостата к источнику питания 24 В, в качестве которого используется разделительный трансформатор с мостовым выпрямителем и сглаживающим конденсатором, загораются светодиоды HL1 и HL2. Через транзистор VT2, служащий основным нагревателем термостата, протекает ток около 1 А, который задают параллельно включёнными резисторами R4 и R5. При этом на транзисторе VT2 выделяется мощность примерно 22 Вт. Этот транзистор закреплён на теплоотводе, с которым имеет тепловой контакт терморезистор RK1. По мере роста температуры теплоотвода сопротивление терморезистора снижается, при этом возрастает напряжение на базе транзистора VT1, который начинает открываться, шунтируя светодиод HL2. При достижении рабочей температуры транзистор УЛИ открывается настолько, что светодиод HL2 гаснет, а ток через транзистор VT2 существенно уменьшается и нагрев теплоотвода уменьшается. По мере его остывания сопротивление терморезистора растёт, транзистор VT1 начинает закрываться, светодиод HL2 станет светить, а транзистор VT2 открывается, и температура теплоотвода увеличивается. Далее цикл повторяется до тех пор, пока устройство не войдёт в устойчивое состояние, и размах колебаний температуры уменьшается. Максимальную мощность устройство потребляет при холодном теплоотводе, а вблизи номинальной температуры потребляемая мощность минимальна. Если применить транзистор VT1 с коэффициентом передачи тока базы свыше 200, получается точность поддержания температуры не хуже 0,1 °С. Основой конструкции служит теплоотвод — медная пластина толщиной 3 мм и размерами от 50x50 мм до 50x100 мм. В центре теплоотвода винтом МЗх10 с потайной головкой с применением теплопроводящей пасты закреплён транзистор VT2. Благодаря простоте схемы оказалось возможным применить навесной монтаж. Для исключения замыканий на теплоотвод на колпачки выводов терморезистора RK1 и резистора R5 надеты отрезки изоляционных трубок. В качестве резистора R5 желательно использовать резисторы МЛТ-2 или МОН-2, поскольку у них достаточно жёсткие выводы. Один вывод резистора припаивают к эмиттеру транзистора VT2, а второй используется в качестве плюсовой шины — к нему припаивают выводы деталей. В качестве клеммы ХТ2 применён винт М3х20 с хорошо облуженной головкой. Вывод резистора R5 заводят в шлиц винта и пропаивают. Выводы терморезистора RK1 сгибают так, чтобы обеспечить плотное прилегание терморезистора к теплоотводу, после чего под него наносят теплопроводящую пасту КПТ-8 или аналогичную. Налаживание термостата проводят следующим образом. Смонтированное устройство вместе с термометром помещают в коробку с теплоизоляционными стенками. Например, можно использовать подходящую по размерам картонную коробку, обклеив её изнутри пенопластом. В крышке сделано прозрачное окно. Вместо резистора R3 временно устанавливают подстроечный резистор сопротивлением 10 кОм и на проводах выносят за пределы коробки. Изменяя сопротивление этого резистора, устанавливают требуемую температуру внутри коробки. Добившись этого, измеряют сопротивление введённой части подстроечного резистора и взамен него устанавливают постоянный резистор соответствующего номинала. Большой точности в установке температуры обычно не требуется, достаточно настроить термостат на середину необходимого интервала температуры. Например, на дне каждого улья у меня находится пластина из кровельного железа размерами 300x300 мм. В её середине закреплены два термостата. Один зимний — на температуру 0...4 °С, он позволил проводить успешную зимовку, не занося улья в помещение. Второй термостат — летний, на температуру 25...31 °С, он позволил снизить потребление корма на обогрев расплода. В результате продуктивность пасеки возросла на 30 %. Такие же пластины с термостатами на температуру 35...40 °С, обёрнутые двумя слоями мешковины и помещённые на дно маточных отделений крольчатника, позволили производить окролы в зимние месяцы. Закрепив на пластине большего размера два термостата на температуру 35...40 °С и два на температуру 30...35 °С, получил тёплый пол для полусотни цыплят. Первую неделю подключены все четыре термостата, в последующем два самых "горячих" термостата отключаю. Термостаты на температуру 40... 45 °С использую в сушилке для грибов и фруктов. Термостаты с температурой 15... 18 °С (ночной режим) и 20...26 °С (дневной режим) применяю в рассадных ящиках и т. д. — всего свыше 20 вариантов применения. Для защиты элементов термостата от механических повреждений они залиты эпоксидной смолой. Форма для заливки изготовлена из полоски шириной 15...20 мм, вырезанной из алюминиевой банки из-под напитков. Согнутую в кольцо полоску устанавливаю на теплоотвод и сгибаю её так, чтобы минимальное расстояние между формой и деталями не превышало 2 мм. Это обеспечит экономию эпоксидной смолы. Определившись с длиной полоски, скрепляю её концы канцелярским степлером. Крепление формы на теплоотводе и герметизацию стыка выполняю автомобильным герметиком, он достаточно надёжно удерживает форму на теплоотводе и легко удаляется. Через сутки, после отверждения герметика, форму заливаю эпоксидной смолой, при этом клемма ХТ2 (винт М3) должна выступать над поверхностью смолы. Ещё через сутки, после её полимеризации, форму удаляю. Внешний вид устройства показан на рис. 2.

Подключив устройство к источнику питания, помещаю его вместе с термометром в теплоизоляционную коробку. Через полчаса снимаю показания термометра. Полученное значение температуры наношу на теплоотвод. Делать это удобно латинскими цифрами с помощью небольшого зубила. Резисторы R1—R3 — МЯТ, С2-33, терморезистор — ММТ-1, его номинальное сопротивление может быть от 4,7 до 20 кОм. Светодиод HL1 желательно зелёного свечения, a HL2 — красного. При применении светодиодов с повышенной яркостью сопротивления резисторов R1 и R3 желательно увеличить до 10 кОм. Транзистор VT1 — любой кремниевый среднечастотный маломощный структуры р-п-р с допустимым напряжением коллектор—эмиттер не менее 30 В, а для удобства монтажа — в корпусе КТ-26 (ТО-92). При замене транзистора КТ853А следует ориентироваться на следующее: транзистор должен быть составным структуры р-п-р в корпусе ТО-220; максимальная рассеиваемая мощность — не менее 30 Вт, предельный ток коллектора — не менее 2 А, напряжение коллектор- эмиттер — не менее 50 В. В крайнем случае его можно составить из двух транзисторов по схеме Дарлингтона: мощный транзистор КТ837 с любым буквенным индексом и маломощный транзистор с напряжением коллектор- эмиттер не менее 50 В в корпусе КТ-26 (ТО-92). Клемма ХТ1 — монтажный лепесток, подложенный под гайку винта, крепящего термостат к металлической пластине. Для улучшения теплопередачи смазываю теплоотвод при его монтаже на лист металла техническим вазелином. Пчёлы отрицательно относятся к запаху нефтепродуктов, поэтому в обогревателях для ульев применяю пасту КГПГ-8.

Радио №3 2020г. стр. 43