Thermostabilisator mit isoliertem Sensor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Bei der Entwicklung von Thermostabilisatoren mit einem Triac als Schaltelement für die Heizung muss großes Augenmerk auf die Trennung des Messkreises vom Stromnetz gelegt werden. Meistens wird dazu ein Optokoppler in den Triac-Steuerkreis eingebaut und die Temperaturmesseinheit über einen Abwärtstransformator gespeist, der mit einer Netzfrequenz von 50 Hz arbeitet. Der Autor schlägt eine originelle Lösung des Problems vor, die es ermöglicht, auf einen Optokoppler und einen Netzwerktransformator zu verzichten und gleichzeitig Gewicht und Abmessungen des Gerätes deutlich zu reduzieren.

Der gemäß der in der Abbildung gezeigten Schaltung zusammengebaute Thermostat kann in zwei Teile unterteilt werden: eine VS1-Triac-Steuereinheit (DD1-Mikroschaltung, VT1-, VT2-, VT4-Transistoren), die galvanisch mit dem Netzwerk verbunden ist und die Heizung schaltet, und eine Sensoreinheit (Thermistor RK1, Chip DA1, Transistor VT3), durch einen Hochfrequenztransformator T1 vom Netzwerk isoliert.

Die Versorgungsspannung erhält das Triac-Steuergerät von einem Einweggleichrichter mit „Lösch“-Kondensator C1. Die gleichgerichtete Spannung wird durch die Zenerdiode VD1 stabilisiert. Auf den Elementen DD1.1, DD1.2 ist ein Impulsgenerator mit einer Frequenz von ca. 10 kHz aufgebaut. Die Kaskade am Transistor VT1 ist ein Impulsverstärker mit Transformatorlast. Sein Merkmal ist die Abhängigkeit des Spannungsabfalls am Widerstand R8 vom Widerstand, mit dem die Sekundärwicklung des Transformators T1 belastet wird. Daher öffnet der bei fehlender Last geschlossene Transistor VT2 mit einem Anstieg des von der Wicklung II aufgenommenen Stroms.

Die Zenerdiode VD3 mit einem Löschwiderstand R10 und das Element DD1.3 bilden Rechteckimpulse, deren Spitzen und Abfälle mit den Momenten des Nulldurchgangs der Netzspannung zusammenfallen. Wenn der Transistor VT2 geschlossen ist, ist der Stromkreis des Kondensators C6 offen, an beiden Eingängen des DD1.4-Elements werden die gleichen Signale empfangen und der Pegel am Ausgang des Elements ist niedrig. Der Transistor VT4 und damit der Triac VS1 sind geschlossen. Das an der Buchse XS1 angeschlossene Heizgerät wird nicht mit Netzspannung versorgt.

Bei geöffnetem Transistor VT2 verzögert die Integrierschaltung R14C6 die am Eingang 6 DD1.4 ankommenden Impulse geringfügig, wodurch am Ausgang dieses Elements Impulse mit einer Dauer von ca. 0,3 ms erscheinen, die mit Nulldurchgängen des zusammenfallen Netzspannung. Nachdem sie den Verstärker am Transistor VT4 passiert haben, öffnen die Impulse zu Beginn jeder Halbwelle den Triac VS1. Die Heizung ist an das Netzwerk angeschlossen.

Somit ist es möglich, die Heizung durch Ändern der Last zu steuern, die an die vom Netz isolierte Wicklung II des Transformators T1 angeschlossen ist. Die mit der VD4-Diode gleichgerichtete Spannung dieser Wicklung wird vom Operationsverstärker DA1 und der Widerstandsbrücke gespeist, deren einer der Schultern der Thermistor RK1 ist. Die temperaturabhängige Unsymmetriespannung der Brücke wird den Eingängen des Operationsverstärkers zugeführt. Infolgedessen ist bei einer Temperatur unterhalb des angegebenen Spannungspegels der Ausgang DA1 hoch und oberhalb des angegebenen Spannungspegels niedrig. Die Temperaturschwelle wird durch einen variablen Widerstand R2 eingestellt.

Eine Änderung des Spannungspegels am DA1-Ausgang allein kann nicht zum Öffnen des Triac VS1 führen, da der vom Operationsverstärker verbrauchte Strom (ca. 1,4 mA) nahezu unverändert bleibt. Die Rolle einer variablen Last übernimmt eine Kaskade an einem Transistor VT3 mit einer HL1-LED im Kollektorkreis. Liegt die Temperatur unter dem Schwellenwert, ist der Transistor VT3 geöffnet, die LED leuchtet und der Stromverbrauch steigt auf 7 mA. Der Spannungsabfall am Widerstand R8 im Emitterkreis des Transistors VT1 steigt proportional an, wodurch die Heizung eingeschaltet wird.

Der Magnetkreis des Transformators T1 besteht aus Stahl ShZx6, die Wicklung I beträgt 600, II beträgt 1000 Windungen PEV-2 0,08. Besonderes Augenmerk sollte auf die Isolierung gelegt werden, indem zwei oder drei Lagen lackiertes Tuch zwischen die Wicklungen gelegt und die fertige Spule mit Paraffin oder feuchtigkeitsbeständigem Lack imprägniert werden. Thermistor RK1 - MMT-4. Die Zenerdiode VD1 kann durch KS512A ersetzt werden, und als VD3 kann jede stromsparende Diode mit einer Stabilisierungsspannung von 7 ... 9 V verwendet werden. Kondensator C1 - K73-17 oder ähnlich für eine Betriebsspannung, die nicht niedriger als die angegebene ist im Diagramm. Die restlichen Details sind von allgemeinem Nutzen.

Strukturell kann der Wärmestabilisator in Form einer einzelnen Einheit oder zweier separater Einheiten hergestellt werden – einer Steuerung und einem Temperatursensor, die über ein bis zu mehrere Meter langes Zweidrahtkabel miteinander verbunden sind. Die letztere Option ist am praktischsten für große Räumlichkeiten (Gemüseläden, Gewächshäuser), wo der Temperatursensor über eine beträchtliche Entfernung entfernt werden muss.

Zum Zeitpunkt der Einstellung ist es besser, anstelle einer Heizung eine gewöhnliche Glühlampe an die XS1-Buchse anzuschließen, damit Sie den Betrieb des Geräts visuell kontrollieren können. Die Einstellung des Triac-Steuergeräts besteht darin, den Motor des Abstimmwiderstands des Potentiometers R8 so einzustellen, dass die Spannung daran mindestens 0,8 V beträgt, wenn die HL1-LED leuchtet, andernfalls nicht mehr als 0,3 V.

Um die Skala des variablen Widerstands R2 zu kalibrieren, können Sie den Thermostat nicht an das Netzwerk anschließen. Der Sensorknoten ist von der Wicklung II des Transformators T1 getrennt und wird von einer Konstantspannungsquelle von 9 ... 12 V gespeist (Plus - an die Anoden der Diode VD4 und LED HL1, Minus - an Pin 4 der DA1-Mikroschaltung ). Der Thermistor RK1 wird in einer Umgebung mit bekannter Temperatur platziert (er wird durch ein herkömmliches Laborthermometer gesteuert). Durch langsames Drehen der Achse des variablen Widerstands den Zeitpunkt des Ein- oder Ausschaltens der HL1-LED festlegen und eine entsprechende Markierung auf der Skala vornehmen. Der Vorgang wird bei mehreren verschiedenen Temperaturen wiederholt. Die im Diagramm angegebenen Werte der Widerstände R1 und R2 entsprechen dem Temperaturbereich von ca. 0 bis 40 °C. Durch Ändern der Werte der Widerstände können Sie diese Grenzen in die gewünschte Richtung verschieben. Nach Abschluss wird der Sensor wieder an den Transformator T1 angeschlossen.

Autor: S. Bezyulev, Shebekino, Gebiet Belgorod

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