30.03.21

[Домашняя]

Назначение прибора - поддержание и контроль заданной температуры в теплицах, овощехранилищах, сушильных шкафах, инкубаторах для выведения домашних птиц, саунах, аквариумах. Диапазон рабочих температур 0-100°С с точностью не хуже 0,2% при мощности наг­ревателя до 2000 W. Возможна и большая мощность. Напряжение питающей сети 190-235V.50HZ. Терморегулятор (ТР) включает электронный термометр с датчиком температуры, компаратор и усилитель тока, силовой блок на симисторе, блок питания. Принципиаль­ная схема ТР показана на рис. 1.

Датчиком (ТД) служит кремниевый транзистор VT1, в диодном включении, который включен в резистивный мост R1-R4. Сигнал от ТД поступает на инвертирующий вход 2 операционного усилителя DA1.1, который его усиливает линейно, работая в режиме линейного усилителя тока. Опорное напряжение поступает на неинвертирующий вход 3 DA1.1, его величина задается резистором R1. Фильтр R6R7C1 устраняет помехи по линии связи с ТД. Выходной сигнал DA1.1 поступает на микроамперметр РА1, индицирующий температуру, и на прямой вход компаратора на ОУ DA2. Шкала РА1 в пределах 0-100°С линейна. Резисторы R9 и R10 в совокупности с С2 на входах компаратора DA2 образуют фильтр защиты от помех. Температура стабилизации устанавливается путем изменения напряжения на инверсном входе компаратора при помощи резисторов R12 и R13. Переключателем SA1 выбирается зона регулировки температуры.  Резисторы R11-R12 и R13-R14 необходимо при переключении шунтировать для того, чтобы исключить разрыв цепи вывода 2 DA2. Зонное регулирование температуры отличается от известных в литературе и принято по следующим соображениям. Компараторы на ОУ строятся, как известно, без ООС, поэтому схемы на ОУ обладают нелинейными свойствами, причем, нелинейность тем больше, чем выше коэффи­циент усиления. Хотя для более точных ТР желательно использование компараторов на ОУ с большими коэффициентами усиления.          В известных схемотехнических решениях терморегуляторов для установки заданной температуры применяется, как правило, один или два регулировочных резистора. При двух - один из них для грубой настройки, другой - для точной. Однако, если разница в их номиналах существенна, например, R5=33kOм, R4=100Oм, то после установки R5 в части больших сопротивлений, резистор R4 "точно" воздействия на схему не оказывает. На других значения сопротивления R5 шкалы R4 получаются неодинаковыми, следовательно, достоверную градуировку этой шкалы сделать нельзя. Этот вывод не относится к случаям, когда величины сопротивлений двух резисторов отличаются на порядок. Применение двух резисторов R12 и R13, работающих каждый в своем интервале температур, позволяет в широком диапазоне устанавливать более точно заданную температуру, а включение дополнительных резисторов R11 и R14 последовательно с ними, - выбрать приемлемые по точности установки и регулировки температуры и обеспечить их стыковку, В нашем случае, принято двухзонное регулирование с интервалом 0-30°С (R12) и 30-100°С (R13) с контролем температуры электронным термометром. Итак, с помощью резисторов R12 или R13 создается опорное напряжение на выводе 2 компаратора. С этим напряжением сравнивается пропорциональное измеряемой ТД температуре напряжение, поступающее на вход 3 DA2. При их равенстве компаратор переключается, причем, практически без гистерезиса. Это обеспечивает высокую точность стабилизации температуры. С выхода 6 DA2 сигнал поступает на вход 5 DA1.2, который включен повторителем напряжения. Этот ОУ работает усилителем тока и принят вместо часто применяемых в подобных случаях транзисторных усилительных каскадов. ОУ LM358 обеспечивает на выходе ток до 40 mA, достаточный для включения реле или оптопар. По выходному сигналу с вывода 7 DA1.2, а это +15V, включается оптопара VU1, управляющая через диодный мост VD2-VD5 симистором VS1. Свечение светодиода VD1 указывает на понижение температуры ниже заданного уровня и включение нагревателя. Как только температура возрастет до заданной, компаратор переключится и оптопара закроется, симистор отключит нагреватель, светодиод погаснет. Фильтр НЧ R15C3 подавляет на выходе 6 DA2 релаксационные затухающие колебания вблизи пороговой температуры. Блок питания (БП) построен по схеме, показанной на рисунке 2, с применением интегрального стабилизатора К142ЕН2Г.

Этот стабилизатор обладает хорошими энергетическими характеристиками и обеспечивает защиту от перегрузки и короткого замыкания. Ток, потребляемый схемой - 25 mA, в том числе опорный ток - 6 mA. Трансформатор Т1 с сердечником УШ12х18" сечением 1,9 см2, . мощностью 5 W. Его данные: первичная обмотка = 3450 витков провода ПЭВ-1 0,1мм; вторичная - 350 витков ПЭВ-1  0,14 мм. Можно использовать готовый трансформатор с соответствующими напряжениями, мощностью 3-5W. Стабилитрон VD6 необходимо подобрать таким, чтобы напряжение стабилизации составляло 6,9-7,3V, а сопротивления резисторов R2 и R3 должны быть, по возможности, близкие к указанным на схеме. Детали. Замена  VT1-КT3102 В, Д, КТ316 В, Д, которые, имеют коэффициент преобразования Кп=4-5 mV / град. Не исключается применение в данной схеме двух последовательно включенных диодов (цепь из двух диодов включается анодом к точке 3, катодом к точке 4 рис.1) Д207, Д223, Д223А, КД105. Они обладают КП = 2-2,3 mV / град. DA1 - 1040УД1, DA2 - К551УД1, КМ551УД1, К140УД17 (несколько ухудшается точность прибора), ОР-07 (в металлическом корпусе). В принципе возможно, вместо сдвоенного ОУ LM358 применить два ОУ, один из них -DA1.1 - К140УД7, ОА1.2 - любой с выходным током >20 мА, но это потребует доработки печатной платы. Оптопара VU1 -3ОУ103В, Г, Д; ОАУ115В; симистор VS1 -ТС106-10-400, ТС112-10-400, ТС112-16-400, ВТ136-600D, ВТА212Х-600, ВТА2166Х-600, при этом надо учесть, что у отечественных симисторов в пластмассовом корпусе управляющий вывод слева, катод справа, у импортных - наоборот и анод изолирован от корпуса. Охладитель симистора - шты­ревой радиатор с площадью охлаждающей поверхности 130 см2. Микроамперметр РА1 на ток 500 мкА. При меньших токах нужно рассчитать шунт для него. Переменные резисторы СП1-А, постоянные МЛТ, С2-23, С2-33. Конденсаторы К50-35, КМ5, КМ6 или импортные аналогичные. Большинство деталей размещено на двух печатных платах, а сам прибор в металлическом корпусе 170x110x60 мм. Конструкция термодатчика показана на рис. 5.

Поверхность медной гильзы 1 облужена припоем ПОС-61, в один конец вставлена и припаяна заглушка, в другой, на резьбе М8 ввинчена втулка 2 из фторопласта и зафиксирована винтом 3 М2,5. Транзистор 4 покрыт слоем эпоксидного клея, к его выводам припаяны проводники 5 МГТФ 0,14 мм, которые покрыты слоем термостойкой ленты ФУМ. Другие их концы припаяны к печатным проводникам диска 6. К нему также припаиваются концы термостойкого провода 7 марки РКГМ 1,5 мм, идущего к терморегулятору. Колпачок 8 (фторопласт) с резьбой М 14x1,75 навинчивается на втулку 2 и прижимает диск 6. Резьбы втулки 2 и провод 7 в колпачке уплотняются лентой ФУМ 9. Хомутик 11 предназначен для крепления ТД по месту. ТД можно размещать в сухой контролируемой среде вместе с про­водом 7, во влажной - только гильзу. Провод 7 в экране 10, подключенном к гильзе 1. При температуре до 70°С можно применять провода МГШВЭ, МГШПЭ, МГДПЭО МЛПЭ.  До100°С-  МГСЛЭ, МГСТ, ПРКА.

Радиоконструктор №10 2004г стр. 25