kategória: Najlepšie články » Praktická elektronika
Počet zobrazení: 79375
Komentáre k článku: 6
Elektronický termostat pre olejový chladič
Článok o tom, ako nahradiť mechanický regulátor teploty olejového vykurovacieho radiátora.
Pomerne často v každodennom živote musíte na vykurovanie používať olejové radiátory. Spravidla takéto dni prichádzajú na jeseň, keď je vonku už dosť chladno a verejná sieť nie je v zhone zapnúť ústredné kúrenie v apartmánoch. Tieto radiátory nespaľujú vzduchový kyslík, na rozdiel od iných typov vykurovacích elektrických spotrebičov.
Teplota ohrevu týchto radiátorov sa nastavuje pomocou elektromechanického regulátora, ktorého základom je bimetalická doska - riadi činnosť mechanického kontaktu. Tento kontakt vypne ohrievač po dosiahnutí nastavenej teploty.
Ak sa takýto regulátor stane nepoužiteľným, v takmer sto percentách prípadov ho nemožno opraviť. Nie je možné používať radiátor bez regulátora teploty: buď ho musíte pravidelne zapínať manuálne - vypnite ho alebo si sadnite a počkajte, kým sa neobjaví oheň. Polovodičový regulátor teploty opísaný v tomto článku pomôže zbaviť sa tejto situácie.
Polovodičové snímače teploty
Charakteristickým rysom tohto regulátora je to, že nevyžaduje kalibráciu teploty, pretože používa snímač LM335AZ, kalibrovaný už pri jeho výrobe výrobcom.
Existuje niekoľko typov kalibrovaných snímačov teploty, napríklad DS1621, DS1820 a niektoré ďalšie. Tieto senzory poskytujú údaje o teplote v digitálnej podobe, takže výsledok merania je k dispozícii iba mikrokontroléryktoré si vyžadujú programovanie.
Analógový snímač teploty LM335AZ
Senzor LM335AZ poskytuje výsledok merania v analógová forma (napätie), ktoré nevyžaduje použitie mikrokontrolérov a písanie programov. Stačí zostaviť jednoduchý obvod a zariadenie bude fungovať podľa plánu. Schéma opísaného regulátora teploty je znázornená na obr.
Obrázok 1. Termostat pre olejový chladič.
Podľa princípu činnosti je LM335AZ jednou z odrôd polovodičom kontrolovanej zenerovej diódy, ktorej stabilizačné napätie závisí od teploty okolia. Táto charakteristika je prísne štandardizovaná a dosahuje 10 mV / ° C. V tomto prípade je teplotný koeficient napätia (TKN) kladný, to znamená, že pri zvýšení teploty o každý stupeň sa napätie na výstupe takéhoto senzora zvyšuje o 10 mV.
Výrobca zaručuje, že keď sa teplota zmení v rozsahu -40 ... + 100 ° C, je charakteristika snímača lineárna a chyba nie je vyššia ako ± 1 ° C. Takáto presnosť postačuje na reguláciu teploty ohrievača. Je potrebné osobitne poznamenať, že takéto parametre sa dosiahnu pri prúde cez Zenerovu diódu na úrovni 0,45 ... 5,0 mA.
Senzory LM335AZ sú kalibrované na stupnici teploty Kelvina. Na prenos teploty zo stupňov Celzia, ktoré sú nám známe, musíme použiť nasledujúci vzorec: t ° K = 273 + t ° C. Vzhľadom na vyššie uvedený teplotný koeficient snímača 10 mV / ° C bude napätie v milivoltoch na jeho výstupe desaťkrát vyššie ako hodnoty v stupňoch.
Jednoduchý príklad: ak v našej miestnosti nástenný teplomer vykazuje 25 stupňov, potom napätie na výstupe zo senzora LM335AZ bude (273 + 25) * 10 = 2980 mV alebo 2,98 V. Je ľahké vypočítať, že ak sa olejový chladič zahrieva na 70 ° C napätie na výstupe snímača LM335AZ bude (273 + 70) * 10 = 3430 mV alebo 3,43 V. Ukazuje sa, že na vytvorenie termostatu stačí iba zmerať napätie na výstupe zo senzora a porovnať ho s referenčným napätím, ktoré nastavuje teplotu vykurovania.
Po takom podrobnom zvážení senzora môžeme pristúpiť k popisu schémy zapojenia termostatu, ktorý obsahuje malý počet častí, ktorý sa dá ľahko vyrobiť a nevyžaduje takmer žiadne úpravy.
Napájanie termostatom
Napájanie regulátora teploty je zostavené podľa známej schémy pomocou zhášacieho kondenzátora. V diagrame je to C1. Paralelne je inštalovaný odpor R1, ktorým sa vyššie uvedený kondenzátor vybije po odpojení zariadenia od siete.
Predovšetkým je tento výboj potrebný pri nastavovaní a výrobe regulátora teploty, - musíte pripustiť, že prijímanie elektrických otrasov nie je veľmi príjemné, kvôli zabudnutiu kondenzuje kondenzátor nabitý na sieťové napätie.
Rezistor R2 redukuje spínací prúd, keď je pripojený k sieti, av núdzových situáciách pôsobí ako poistka. Jeho výkon by mal byť najmenej 1 watt. Pri nižších kapacitách tento rezistor vyhorí v dôsledku zničenia odporovej vrstvy aj pri plne funkčnom zariadení.
Napätie usmernené mostíkom pomocou Zenerovej diódy VD2 je obmedzené na 12V a kondenzátor C4 vyhladzuje svoje vlnky. Kondenzátor C6 je navrhnutý tak, aby vyhladil pulzné a vysokofrekvenčné rušenie prichádzajúce zo siete. Na napájanie čipu sa používa napätie 12 V - komparátor, kontrolné LED HL1, HL2 a LED triak optočlen U1.
Druhý stabilizačný stupeň sa vykonáva na integrovanom stabilizátore 78L05, ktorý má výstupné napätie + 5 V. Toto napätie sa používa na napájanie teplotného senzora a na získanie referenčného napätia na vstupe komparátora. Stabilita celého zariadenia ako celku závisí od stability tohto napätia.
Teplotný senzor VK1 prijíma energiu zo stabilizátora DA2 cez odpor R3. Napätie zo snímača cez filter potlačenia šumu R4, C2, R5 sa privádza do neinvertujúceho vstupu 3 porovnávača (komparátora) DA1.1.
Referenčné napätie sa tiež privádza na invertujúci vstup 2 porovnávača prostredníctvom odrušovacieho filtra R14, C3, R6, ktorý nastavuje teplotu ohrevu.
Nastavenie zariadenia sa zníži na nastavenie napätia, ktoré bude snímač vysielať pri maximálnej nastavenej teplote pomocou ladiaceho odporu R15 na ľavom výstupnom obvode rezistora R17. Ak ohrev obmedzíte na 70 ° C, potom na stupnici Kelvina to zodpovedá 343 ° K, takže napätie snímača bude 3, 43 V. Pri teplote, napríklad, 80 ° C, 3,53 V.
Napätie podľa spodného konca rozsahu by sa malo nastaviť na pravej strane podľa výstupného obvodu rezistora R17. Toto nastavenie sa uskutoční výberom odporu R18. Odpor R17 môže byť tiež v rukách nesprávnej nominálnej hodnoty, ako je to znázornené na obrázku. Vzhľadom na to, že pri 0 ° C (čo zodpovedá 273 ° K) je napätie snímača na výstupe snímača 2,73 V, môžete použiť pomer R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 na približný výpočet hodnôt týchto odporov. 73, z ktorého je ľahké vypočítať odpor ktoréhokoľvek odporu.
Princíp činnosti obvodu
Teraz pár slov o tom, ako obvod funguje. Napätie z teplotného senzora je privádzané na neinvertujúci vstup komparátora 3. Napätie z odporového motora R17 je privádzané na invertujúci vstup 2. Zatiaľ čo napätie na neinvertujúcom vstupe je vyššie ako na invertovanom, výstupný tranzistor komparátora je otvorený, takže svieti LED trio optočlenu U1. Na označenie otvoreného stavu optočlenu sa používa červená LED HL1. Na druhej strane tiež otvorené triak VS1 a pripojený ohrievač.
Pri zahrievaní chladiča sa zvyšuje napätie na výstupe zo snímača VK1. Len čo toto napätie prekročí napätie na invertujúcom vstupe, výstupný tranzistor komparátora sa uzavrie a LED optočlenu zhasne - záťaž sa vypne.
Po čiastočnom vychladnutí chladiča sa cyklus ohrevu zopakuje.Koľko chladiča chladí v dôsledku šírky hysteréznej slučky porovnávača, ktorá závisí od odporu rezistora R7. Kondenzátor C5 zabraňuje vzrušeniu porovnávača pri vysokých frekvenciách.
LM2903N obsahuje dva komparátory. Preto je možné zostaviť indikátor do druhého porovnávača, ktorý ukazuje, že zahrievanie je ukončené a že v sieti je napätie. Tento indikátor je namontovaný na DA1.2 a zelenej LED HL1, ktorá sa rozsvieti po vypnutí ohrievača.
Niekoľko slov o detailoch. Rezistory R9, R12 sú navrhnuté tak, aby poskytovali prevádzkové režimy fotoelektrického tranzistora s optočlenmi a reťazec R8, C9 je určený na potlačenie napäťových rázov na triakovom VS1. Importovaný triak uvedený v diagrame môže byť úspešne nahradený domácim TS 112-16 alebo TS 125-22. S takýmito triakmi je možné prepínať zaťaženie až do 2,5 kW. Na ich inštaláciu budete potrebovať malý radiátor, z ktorého by mal byť triak izolovaný sľudovými alebo keramickými tesneniami.
Konštrukcia regulátora je ľubovoľná: ak to konštrukcia olejového chladiča umožňuje, môže byť nainštalovaný vo vnútri. Termostat môžete vytvoriť aj ako samostatnú jednotku. V takom prípade ho budete musieť samozrejme umiestniť do nejakého uzavretého priestoru. LED diódy HL1, HL2 a rukoväť variabilného odporu R17 by mali byť zobrazené na vonkajšej strane skrinky, pomocou ktorej môžete do určitej miery nastaviť teplotu ohrevu. LED diódy HL1, HL2 môžu byť akéhokoľvek typu, zatiaľ čo HL1 je zelená a HL2 je červená.
Zariadenie je vyrobené na doske s plošnými spojmi, ktorej možná verzia je znázornená na obrázku 2.
Obrázok 2. Doska termostatov.
Na inštaláciu na dosku sa použili tieto typy častí: domáce oxidové kondenzátory K50-35 alebo dovážané, filmové kondenzátory C1 a C9 typu K73-17, zostávajúce malé keramické kondenzátory. Oxidové kondenzátory musia mať prípustnú teplotu najmenej +105 ° C, čo je uvedené v prípade kondenzátorov.
Pevné rezistory typu MLT 0,125 alebo dovážané. Zastrihávač odporu R1 typu СП5-28Б alebo iný viacotáčkový - s jeho pomocou bude horná hranica ohrevu nastavená presnejšie.
Variabilný rezistor R17 vodič typu PPB-3V. Jeho účelom je nastavenie teploty ohrevu. Tento odpor je najlepšie nainštalovať namiesto starého elektromechanického regulátora.
Snímač teploty LM335AZ, ak to konštrukcia radiátora umožňuje, by sa mal nainštalovať na miesto, kde bol predtým elektromechanický snímač nainštalovaný. V takom prípade bude samozrejme potrebné odstrániť starý snímač. Pripojenie snímača k doske plošných spojov sa najlepšie uskutoční pomocou skrúteného páru vodičov. Tým sa značne zníži vplyv rušenia na činnosť celého zariadenia ako celku.
Ak je regulátor navrhnutý ako samostatná jednotka, LED HL1, HL2 sa inštalujú priamo na dosku. A ak sa doska môže skryť vo vnútri ohrievača, potom na inštaláciu diód LED budete musieť vyvŕtať otvory v tele ohrievača. Samotné LED diódy by v tomto prípade mali byť umiestnené na doske izolačného materiálu, napríklad zo sklenených vlákien alebo getinakov.
Nastavenie zariadenia je jednoduché. Najprv by ste mali skontrolovať, či zariadenie dodržiava schému a či nevykazuje chyby vo forme okruhov na doske alebo ich rozbitie. Potom sa uistite, že na Zenerovej dióde VD1 je napätie +12 V a na výstupe stabilizátora DA2 je napätie +5 V.
Po týchto kontrolách použite trimrovací rezistor R15 na ľavom výstupnom obvode variabilného rezistora R17 na napätie 3,43 V. Otáčaním variabilného rezistora R17 môžete skontrolovať správnu činnosť regulátora. V takom prípade by ste mali venovať pozornosť indikátorom LED.
Všetky merania by sa mali vykonávať vzhľadom na záporný pól kondenzátora C4 pomocou digitálneho multimetranapríklad typ DT838 alebo podobne.
Nezabudnite, že konštrukcia nemá galvanické oddelenie od elektrickej siete. Preto musíte byť opatrní a opatrní a je najlepšie použiť izolačný transformátor. Výkon tohto transformátora však nestačí na poháňanie olejového chladiča, takže po dobu uvedenia do prevádzky (keď je všetko na stole a prístupné) môže byť vyhrievací článok nahradený klasickou žiarovkou s výkonom 25 ... 100 wattov.
Teplotný senzor môže byť počas procesu nastavovania vyhrievaný jednoducho pomocou spájkovačky alebo práve zmienenej žiarovky. V takom prípade kontrolka zhasne po dosiahnutí nastavenej teploty a po určitom ochladení senzora sa rozsvieti. Stupeň chladenia senzora závisí od hysterézie porovnávača, ako je opísané vyššie.
boris Aladyshkin
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: