קטגוריות: מאמרים מוצגים » אלקטרוניקה מעשית
מספר צפיות: 79375
הערות לכתבה: 6
תרמוסטט אלקטרוני למקרר שמן
מאמר כיצד להחליף רגולטור טמפרטורה מכני של רדיאטור לחימום שמן.
לעתים קרובות למדי בחיי היומיום אתה צריך להשתמש ברדיאטורי שמן לחימום. ככלל, ימים כאלה מגיעים בסתיו, כשכבר די קר בחוץ, ושירותים ציבוריים לא ממהרים להפעיל חימום מרכזי בדירות. רדיאטורים אלה אינם שורפים חמצן אוויר, בניגוד לסוגים אחרים של מכשירי חשמל לחימום.
טמפרטורת החימום לרדיאטורים כאלה מוגדרת באמצעות ווסת אלקטרומכני, שבסיסו צלחת bimetallic - הוא שולט על פעולת המגע המכני. איש קשר זה מכבה את התנור כשמגיעים לטמפרטורה שנקבעה.
כאשר רגולטור כזה הופך לבלתי שמיש, לא ניתן לתקן אותו כמעט במאה אחוז מהמקרים. זה בלתי אפשרי להשתמש ברדיאטור ללא בקר טמפרטורה: או שאתה צריך להפעיל אותו באופן ידני מעת לעת - לכבות אותו, או לשבת ולחכות שתתרחש שריפה. בקר הטמפרטורה של מוליכים למחצה המתואר במאמר זה יעזור להיפטר ממצב זה.
חיישני טמפרטורה מוליכים למחצה
מאפיין ייחודי של בקר זה הוא שהוא אינו דורש כיול טמפרטורה, מכיוון שהוא משתמש בחיישן LM335AZ, שמכויל כבר בייצורו על ידי היצרן.
ישנם מספר סוגים של חיישני טמפרטורה מכוילים, למשל DS1621, DS1820 וכמה אחרים. חיישנים אלה מספקים קריאות טמפרטורה בצורה דיגיטלית, כך שתוצאת המדידה זמינה רק התקני מיקרו-בקרהדורשים תכנות.
חיישן טמפרטורה אנלוגי LM335AZ
חיישן LM335AZ מספק את תוצאת המדידה ב- צורה אנלוגית (מתח), שאינו מחייב שימוש במיקרו-בקרים ותכניות כתיבה. מספיק להרכיב מעגל פשוט והמכשיר יעבוד כמתוכנן. התרשים של בקר הטמפרטורה המתואר מוצג באיור 1.
איור 1. תרמוסטט למקרר השמן.
על פי עיקרון הפעולה, ה- LM335AZ הוא אחד הזנים של דיודה זנר מבוקרת מוליכים למחצה, אשר מתח הייצוב תלוי בטמפרטורת הסביבה. מאפיין זה הוא סטנדרטית למהדרין ומסתכם ב- 10 mV / ° C. במקרה זה, מקדם הטמפרטורה של מתח (TKN) הוא חיובי, כלומר עם עליית הטמפרטורה בכל תואר, המתח בפלט של חיישן כזה עולה ב- 10 mV.
היצרן מבטיח שכאשר הטמפרטורה משתנה בטמפרטורה של -40 ... + 100 מעלות צלזיוס, המאפיין של החיישן הוא ליניארי, והשגיאה אינה עולה על ± 1 מעלות צלזיוס. די די בכזה כדי לשלוט על טמפרטורת המחמם. יש לציין בנפרד כי פרמטרים כאלה יושגו בזרם דרך דיודת הזנר ברמה של 0.45 ... 5.0 mA.
חיישני LM335AZ מכוילים בסולם הטמפרטורות של קלווין. כדי להעביר את הטמפרטורה ממעלות צלזיוס המוכרות לכולנו, עלינו להשתמש בנוסחה הבאה: t ° K = 273 + t ° C. בהתחשב במקדם הטמפרטורה שהוזכר לעיל של החיישן 10 מגה וולט / מעלות צלזיוס, המתח במיליוולט בפלט שלו יהיה גבוה פי עשרה מהקריאה במעלות.
דוגמא פשוטה: אם בחדר שלנו מדחום הקיר מראה 25 מעלות, אזי המתח בפלט של חיישן LM335AZ יהיה (273 + 25) * 10 = 2980 mV או 2.98 V. קל לחשב שאם מקרר השמן מחומם ל -70 מעלות צלזיוס המתח ביציאה של חיישן LM335AZ יהיה (273 + 70) * 10 = 3430 mV או 3.43 V. מסתבר שכדי ליצור תרמוסטט אתה רק צריך למדוד את המתח ביציאת החיישן ולהשוות אותו למתח הייחוס, שקובע את טמפרטורת החימום.
לאחר בחינה כל כך מפורטת של החיישן, נוכל להמשיך לתיאור תרשים המעגל של התרמוסטט, המכיל מספר קטן של חלקים, הוא פשוט לייצור וכמעט אינו מצריך התאמה.
ספק כוח תרמוסטט
ספק הכוח לבקר הטמפרטורה מורכב על פי הסכימה הידועה עם קבל מרווה. בתרשים זהו C1. במקביל, מותקן נגן R1 שדרכו ישוחרר הקבל לעיל לאחר ניתוק המכשיר מהרשת.
יותר מכל, פריקה זו נדרשת בעת הקמה וייצור של ווסת טמפרטורה, - עליכם להסכים שלא נעים במיוחד לקבל זעזועים חשמליים, אוחזים קבלים המוטענים על מתח החשמל לשכחה.
הנגד R2 מפחית את זרם ההפעלה כאשר הוא מחובר לרשת, ובמצבי חירום פועל כנתיך. כוחו צריך להיות לפחות וואט. בהספקים נמוכים נגר זה שורף בגלל הרס השכבה ההתנגדתית אפילו בעזרת מכשיר פונקציונלי לחלוטין.
המתח המתוקן על ידי הגשר בעזרת דיודת זנר VD2 מוגבל ל 12 וולט, והקבל C4 מחליק את אדוותיו. קבל C6 נועד להחליק הפרעות פועמיות ותדירות גבוהה המגיעות מהרשת. המתח של 12 וולט משמש להפעלת השבב - משווה, נוריות חיווי HL1, HL2 ו- LED Triac מצמד אופטי U1.
שלב הייצוב השני מתבצע על מייצב משולב 78L05, בעל מתח יציאה של +5 V. מתח זה משמש להפעלת חיישן הטמפרטורה ולקבל מתח התייחסות בכניסה של המשווה. יציבות המכשיר כולו כולו תלויה ביציבות מתח זה.
חיישן הטמפרטורה VK1 מקבל כוח מהמייצב DA2 דרך הנגד R3. המתח מהחיישן דרך מסנן דיכוי הרעשים R4, C2, R5 מועבר לכניסה 3 ההפוכה של המשווה (משווה) DA1.1.
מתח התייחסות מופעל גם על כניסה 2 ההפוכה של המשווה באמצעות פילטר דיכוי הפרעות R14, C3, R6, שקובע את טמפרטורת החימום.
התקנת המכשיר מצטמצמת להגדרת המתח אותו יפיק החיישן בטמפרטורה המוגדרת המרבית באמצעות נגן הכוונון R15 במעגל הפלט השמאלי של הנגד R17. אם אתה מגביל את החימום ל -70 מעלות צלזיוס, אז בסולם קלווין זה תואם 343 מעלות צלזיוס, כך שמתח החיישן יהיה 3, 43 V. בטמפרטורה, למשל, 80 מעלות צלזיוס, 3.53 V.
בתורו, יש להגדיר את המתח לפי הקצה התחתון של הטווח בצד ימין בהתאם למעגל הפלט של הנגד R17. הגדרה זו נעשית על ידי בחירת הנגד R18. הנגד R17 יכול גם להיות תחת ידיו של ערך פנים לא נכון, כפי שמצוין בתרשים. אם לוקחים בחשבון שב- 0 מעלות צלזיוס (שתואם 273 מעלות צלזיוס) מתח החיישן הוא 2.73 וולט, ניתן להשתמש ביחס R17 / (3.43 - 2.73) = R18 / 2 לצורך חישוב משוער של ערכי הנגדים הללו. 73, שממנו קל לחשב את ההתנגדות של נגר כלשהו.
עקרון הפעולה של המעגל
עכשיו כמה מילים על אופן פעולתו של המעגל. המתח מחיישן הטמפרטורה מועבר לכניסה הלא הפיכה של המשווה 3. המתח ממנוע הנגד R17 מסופק לכניסה ההפוכה 2. בעוד שהמתח בכניסה שאינה הפיכה גבוה יותר מאשר במתח ההפוך, טרנזיסטור היציאה של המשווה פתוח, ולכן הנורה של מצמד אופטי triac U1 מוארת. כדי לציין את המצב הפתוח של מצמד האופטי, נעשה שימוש בצבע LED HL1 האדום. בתורו גם פתוח טריאק VS1 והדוד מחובר.
כאשר הרדיאטור מתחמם, מתח המתח בפלט של חיישן VK1 עולה. ברגע שמתח זה עולה על המתח בכניסה ההפוכה, טרנזיסטור יציאת ההשוואה נסגר ונורת הצמד האופטי נכבה - העומס ייכבה.
לאחר שהרדיאטור יתקרר מעט, מחזור החימום יחזור שוב.כמה הרדיאטור מתקרר בגלל רוחב לולאת ההיסטריה של המשווה, שתלויה בהתנגדות של הנגד R7. קבל C5 מונע מהמתאמן להתרגש בתדרים גבוהים.
ה- LM2903N מכיל שני משווים. לכן ניתן להרכיב מחוון על המשווה השני, המציין שההסקה הושלמה, וכי יש מתח ברשת. מחוון זה מורכב על DA1.2 ועל הנורית הירוקה HL1 אשר תידלק כאשר הכיבוי של התנור.
כמה מילים על הפרטים. נגדים R9, R12 נועדו לספק את מצבי הפעולה של טרנזיסטור פוטו-אלקטרי אופטי, והשרשרת R8, C9 נועדה לדכא עליות מתח ב- Triac VS1. הטריאק המיובא המוצג בתרשים ניתן להחליף בהצלחה TS 112-16 ביתי או TS 125-22. עם טריאקים כאלה ניתן להחליף עומסים עד 2.5 קילוואט. כדי להתקין אותם תצטרך רדיאטור קטן, שממנו יש לבודד את הטריאק עם נציגי נציץ או קרמיקה.
העיצוב של הרגולטור הוא שרירותי: אם העיצוב של מקרר השמן מאפשר, ניתן להתקין אותו בפנים. אתה יכול גם להכין תרמוסטט בצורה של יחידה נפרדת. במקרה זה, כמובן, יהיה עליכם להכניס אותו למתחם כלשהו. יש להציג את נוריות ה- LED HL1, HL2 והידית של הנגד המשתנה R17 בחלק החיצוני של המארז, בעזרתו ניתן להתאים את טמפרטורת החימום במידה מסוימת. נוריות LED HL1, HL2 יכולות להיות מכל סוג, ואילו HL1 ירוק ו HL2 אדום.
המכשיר מיוצר על גבי מעגל מודפס, אשר גרסה אפשרית שלו מוצגת באיור 2.
איור 2. לוח מעגל התרמוסטט.
הסוגים הבאים של החלקים שימשו להתקנה על הלוח: קבלים תחמוצת בית K50-35 או מיובאים, קבלים לקולנוע C1 ו- C9 K73-17, הנותרים קבלים קרמיים בגודל קטן. קבלים תחמוצתיים חייבים להיות עם טמפרטורה מותרת של לפחות +105 מעלות צלזיוס, המצוין במקרה של קבלים.
נגדים קבועים מסוג MLT 0.125 או מיובאים. נגן גוזם R1 מסוג СП5-28Б או רב סיבוב אחר - בעזרתו, הגבול העליון של החימום יוגדר בצורה מדויקת יותר.
נגן משתנה מסוג R17 PPB-3V. מטרתו לקבוע את טמפרטורת החימום. עדיף להתקין את הנגד הזה במקום הרגולטור האלקטרומכני הישן.
יש להתקין את חיישן הטמפרטורה LM335AZ, אם העיצוב של הרדיאטור מאפשר, במקום בו הותקן בעבר החיישן האלקטרומכני. במקרה זה, כמובן, יהיה צורך להסיר את החיישן הישן. חיבור החיישן ללוח המודפס נעשה בצורה הטובה ביותר עם זוג חוטים מפותלים. זה יקטין משמעותית את השפעת ההפרעה על פעולת המכשיר כולו.
כאשר הרגולטור מתוכנן כיחידה נפרדת, נוריות ה- LED HL1, HL2 מותקנות ישירות על הלוח. ואם ניתן להסתיר את הלוח בתוך התנור, אז להתקנת נוריות הלד תצטרך לקדוח חורים בגוף התנור. יש להציב את נוריות הלד עצמן במקרה זה על צלחת של חומר בידוד, למשל, פיברגלס או גטינקים.
קל להתקין את המכשיר. ראשית כל, עליך לבדוק בהתקנה אם הוא עומד בתכנית והיעדר ליקויים בצורה של מעגלים קצרים של מסילה על הלוח או שבירתם. לאחר מכן, וודא שיש מתח +12 וולט בדיודה זנר VD1 ומתח +5 וולט בפלט של מייצב DA2.
לאחר בדיקות אלה, השתמש בנגדית הגיזום R15 כדי לקבוע את המתח של 3.43 V במעגל הפלט השמאלי של הנגד המשתנה R17. אתה יכול לאמת את הפעולה הנכונה של הווסת על ידי סיבוב הנגד המשתנה R17. במקרה זה, כדאי לשים לב למחווני LED.
יש לבצע את כל המדידות ביחס למסוף השלילי של הקבל C4 באמצעות מודד דיגיטלילדוגמה, הקלד DT838 וכדומה.
אל תשכח שלתכנון אין בידוד גלווני מרשת החשמל. לכן עליכם להיות זהירים וזהיר, ועדיף להשתמש בשנאי בידוד. אך כוחו של שנאי כזה אינו מספיק בכדי להניע את מקרר השמן, כך שלזמן ההפעלה (בזמן שהכל מונח על השולחן ונגיש), ניתן להחליף את גוף החימום בנורה קונבנציונאלית בהספק של 25 ... 100 וואט.
ניתן לחמם את חיישן הטמפרטורה בתהליך ההתאמה פשוט באמצעות מגהץ או מנורה שהוזכרה זה עתה. במקרה זה, מנורת הבקרה תכבה כאשר תגיע הטמפרטורה שנקבעה ותידלק לאחר קירור מסוים של החיישן. מידת הקירור של החיישן תלויה בהיסטריה של המשווה, כמתואר לעיל.
בוריס אלאדישקין
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: