30.03.21

[Домашняя]

Это устройство предназначено для поддержания заданной постоянной температуры в различных объектах сельскохозяйственного и декоративного назначения — в инкубаторах, овощехранилищах, аквариумах, террариумах. Электроника термостата выполнена на современной широкодоступной элементной базе, и позволяет с высокой точностью поддерживать заданную температуру. При этом можно использовать нагреватель мощностью до 2000 Вт. В состав устройства входит система аварийного отключения нагревателя и звуковая сигнализация аварийного состояния. Максимальная поддерживаемая температура +60°С. Погрешность поддержания температуры не более ±0,1°С. Питается маломощная часть устройства от стабилизированного источника напряжением 14 В, мощная часть (выходной каскад) гальванически развязана от термодатчика. Роль датчика выполняет транзистор VT2 (КТ3102 в металлическом корпусе). На транзисторе VT1 и стабилитроне VD1 собран источник опорного напряжения. Он питает датчик и формирователь опорного напряжения на R3, R4, R5, R7. Фильтр R6, С1, R7 служит для подавления наводок на кабель, соединяющий датчик с устройством. Подбором номинала резистора R1 устанавливают оптимальный ток через датчик (VT2). Резисторы R4 и R5 служат для плавной и грубой установки необходимой температуры. Резистором R4 можно менять температуру в пределах ±4-5°С, резистором R5 в пределах нескольких десятков градусов. Напряжения от датчика и от формирователя опорного напряжения поступают на входы компаратора, собранного на ОУ А1. Он сравнивает опорное напряжение с напряжением на датчике. Практически полное отсутствие гистерезиса компаратора позволяет поддерживать температуру с высокой точностью. При понижении температуры ниже требуемого значения на выходе А1 появляется высокий логический уровень. Цепь R8 С4 образует фильтр нижних частот, который подавляет помехи с частотой сети и устраняет "дребезжание" уровня на выходе компаратора вблизи пороговой температуры. Как только напряжение на С4 становится равным логической единице, на выходе элемента   D1.1   устанавливается   логический нуль, что приводит к активизации мультивибратора на элементах D1.2 и D1.3, вырабатывающего импульсы частотой около 11 кГц. Эти импульсы через инвертор D1.4 поступают на базу транзистора VT3, в коллекторной цели которого включена первичная обмотка трансформатора Т1. Наведенное переменное магнитное поле индуцирует во вторичных обмотках трансформатора переменную ЭДС, которая поддерживает тиристоры VS1 и VS2 в открытом состоянии. В результате встречно-параллельного включения тиристоров относительно сети, образуемый ими ключ, пропускает обе полуволны сетевого напряжения, обеспечивая работу нагревателя на полную мощность. При достижении температуры необходимого значения, и незначительном его превышении, уровень на выходе А1 меняется на нулевой. Это приводит к блокировке мультивибратора на элементах D1.2 и D1.3 и закрыванию обоих тиристоров, — выключению нагревателя. Система аварийного отключения выключает нагреватель, если он работает непрерывно в течении более получаса. Это значит, что либо резервуар, в котором нужно поддерживать температуру сильно охлаждается в результате повреждения, или по другим причинам, либо необходимо использовать более мощный нагреватель. Контрольный временной интервал в полчаса задает RC-цепь, состоящая из обратного сопротивления диода VD2 и емкости С5. Время зарядки С5 через обратно включенный VD2 должно быть около 20-35 мин. Если время больше, нужно параллельно VD2 включить резистор на 5-20 мегаом или еще один-два диода, либо понизить емкость С5. Если временной интервал недостаточен нужно увеличить емкость С5 или включить последовательно с VD2 еще 1-3 диода. Таким же образом можно установить любой другой интервал. Если единица держится на выходе А1 более контрольного интервала времени, то С5 успевает зарядиться до уровня логической единицы и элемент D1.4 закрывается. Поступление импульсов на VT3 прекращается, и тиристоры закрываются, отключая нагреватель. Одновременно активизируется мультивибратор на микросхеме D2 и вырабатываемые им импульсы частотой около 1000 Гц поступают на пъезокерамическую "пищалку" F1, которая издает тревожный звуковой сигнал. Если нужно получить более громкий сигнал, надо использовать динамик, подключенный к выходу D2.4 через транзисторный ключ. Источником питания маломощного узла может служить любой простейший сетевой источник, обеспечивающий выходное напряжение 13-15В при токе до 50 мА. Конструкция датчика должна обеспечивать надежную изоляцию выводов транзистора VT2 от внешнего воздействия, и при том должна быть минимальна теплоизоляция к его корпусу. Операционный усилитель К153УД5 можно заменить на любой другой ОУ общего применения, например К140УД608 или К140УД708, или на импортные аналоги. Трансформатор Т1 наматывают на ферритовом кольце с внешним диаметром 10 мм, все обмотки одинаковые, они содержат по 40 витков провода ПЭВ 0,23. Сначала наматывают обмотку "1", равномерно распределяя витки по кольцу, затем обмотку оборачивают одним слоем ленты из фторопласта или стеклакоткани. После чего наматывают обмотки "2" и "3* выполняя обмотку в два провода. После намотки при помощи омметра (тестера) определяют выводы этих намоток. Тиристоры можно заменить одним симистором КУ208Н, тогда трансформатор Т1 будет иметь только одну вторичную обмотку, которую нужно включить между управляющим электродом и катодом симистора. При мощности нагревателя более 600 Вт тиристоры (симистор) необходимо установить на теплоотводы. Градуируют термостат при помощи малогабаритного кипятильника, стакана с водой и образцового термометра. Сначала, с отключенным кипятильником, опускают в стакан воды датчик, R4 устанавливают в среднее положение, a R5 в нижнее (по схеме). Затем, поворачивают движок R5 до тех пор, пока на выходе А1 не установится высокий логический уровень. Потом опускают кипятильник в стакан и подключают его на выходе устройства. Наблюдают за поддержанием заданной температуры воды. Делают контрольные метки, для разных температур, на шкалах резистора R5, а затем и резистора R4, градуируя их по образцовому термометру. Тон звучания аварийной сигнализации можно задать подбором номинала R11.

Радиоконструктор №5 2001г стр. 26