Temperaturstabilisator der elektrischen Heizung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Der Temperatursensor im vorgeschlagenen Gerät ist... das elektrische Heizelement selbst, dessen Widerstand von der Temperatur abhängt. Da kein spezieller Sensor installiert werden muss, wird eine thermische Stabilisierung erreicht, ohne die Konstruktion des Heizgeräts zu beeinträchtigen.

Bei den meisten elektrischen Geräten zum Erhitzen von Flüssigkeiten ist eine gute thermische Verbindung zwischen dem erhitzten Medium und dem elektrischen Heizelement gewährleistet. Durch die Konstanthaltung der Temperatur des Elements ist es daher in vielen Fällen möglich, die Temperatur der Flüssigkeit mit ausreichender Genauigkeit zu stabilisieren. In manchen Fällen erspart Ihnen ein solcher Stabilisator große Probleme. Dadurch wird beispielsweise die gefährliche Überhitzung eines Elektroboilers vermieden, der ohne Wasser eingeschaltet oder unbeaufsichtigt gelassen wird und das Wasser verkocht. Das vorgeschlagene Gerät kann einen defekten Bimetall-Thermostat in einem elektrischen Bügeleisen ersetzen, bei dem der Wärmewiderstand der Heizsohle gering ist. In diesem Fall wird eine höhere Genauigkeit der Aufrechterhaltung der Temperatur der Sohle erreicht. Die Stabilisierung der Temperatur eines Elektroheizgeräts, das unter Bedingungen schwacher und intermittierender Wärmeentnahme betrieben wird (z. B. Erhitzen der Luft in einem Raum), garantiert keine konstante Umgebungstemperatur, erhöht jedoch die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit des Heizgeräts.

Aufgrund des Fehlens eines Sensors eignet sich der beschriebene Stabilisator für Hochtemperaturheizgeräte (z. B. Muffelöfen), wo eine Temperaturregelung mit teuren Thermoelementen entfällt.

Das Schema des Geräts ist in Abb. eines.

Auf den Transistoren VT2 und VT3 ist ein Impulsgenerator aufgebaut, der zu Beginn jeder Halbwelle der Netzspannung den Triac VS1 – Heizschalter EK1 – öffnet. Dadurch werden Schaltgeräusche und der Stromverbrauch zur Steuerung des Triacs minimiert. Die Dioden VD1 und VD4 dienen als Gleichrichter und die Zenerdioden VD5 und VD7 als Spannungsregler für die Versorgungsspannung des Komparators DA1 und des Generators.

Der Widerstand der Heizung EK1 bildet mit den Widerständen R1-R4 eine Messbrücke, an deren Diagonale die Eingänge des Komparators DA1 angeschlossen sind. Der Widerstand und die Leistung des Widerstands R4 sollten etwa 0,5 % der entsprechenden Heizparameter betragen. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand beträgt 1,1...1,2 Veff.

Mit Hilfe der Widerstände R2 und R3 wird sichergestellt, dass die Brücke bei der nominalen oder maximal zulässigen (abhängig vom zu lösenden Problem) Temperatur des Heizgeräts abgeglichen ist. Die Gleichgewichtsanalyse erfolgt, wenn der Triac VS1 geöffnet ist, und nur in negativen Halbzyklen der Netzspannung, wenn der Transistor VT1 durch die negative Spannung vom Widerstand R4 geschlossen wird, was den Betrieb des Komparators DA1 ermöglicht.

Wenn die Temperatur und damit der Widerstand der Heizung höher als der angegebene Wert ist, wird der Pegel am Ausgang des Komparators beim Einschalten niedrig. Der Kondensator C3 entlädt sich schnell über den Widerstand R9. Über den Widerstand R2 und die Diode VD12 wird dem Emitter des Transistors VT9 eine negative Spannung zugeführt, die den Impulsgenerator blockiert. Der Generator nimmt den Betrieb erst wieder auf, nachdem der Kondensator C3 über den Widerstand R12 aufgeladen wurde.

In der negativen Halbwelle der Netzspannung unmittelbar nach Wiederaufnahme des Generatorbetriebs „prüft“ der Komparator DA1 erneut den Widerstand der Heizung EK1 und je nach Ergebnis läuft der Generator entweder weiter oder wird erneut gesperrt . Daher wird bei Überhitzung die Spannung an die Heizung nur kurzzeitig mit Pausen abhängig von der Zeitkonstante des R12C3-Kreises angelegt. Liegt die Temperatur unter der eingestellten Temperatur, läuft die Heizung kontinuierlich.

Wenn die Heizleistung mehr als 1 kW beträgt, muss der VS1-Triac des im Diagramm angegebenen Typs durch einen leistungsstärkeren ersetzt werden (z. B. Serie TC106, TC112). Um einen solchen Triac zu steuern, benötigen Sie möglicherweise einen Stromverstärker, der gemäß der in Abb. gezeigten Schaltung aufgebaut ist. 2.

Leiterplatte mit den Maßen 40x32,5 mm, dargestellt im Maßstab 2:1 in Abb. 3, wurde speziell für eine solche leistungsstärkere Version des Geräts entwickelt. Wenn kein zusätzlicher Verstärker erforderlich ist, werden die Elemente VT4, VD12 und R15 nicht installiert und die Induktivität L1 durch eine Brücke ersetzt. Der Triac VS1 befindet sich außerhalb der Platine und muss mit einem der geschalteten Leistung entsprechenden Kühlkörper ausgestattet sein.

(zum Vergrößern klicken)

Jede der D814D-Zenerdioden kann durch ein Paar in Reihe geschalteter Niederspannungs-Zenerdioden mit einer Gesamtstabilisierungsspannung von 12...15 V ersetzt werden, zum Beispiel KS162A, KS168A, KS175A. Die für einen solchen Austausch erforderlichen Leiterbahnen und Kontaktpads sind in Abb. dargestellt. 3 schattiert. Die Rolle von Zenerdioden für eine Spannung von ca. 7 V können auch die Emitterübergänge von KT315B-Transistoren (Emitter – Kathode, Basis – Anode der äquivalenten Zenerdiode) übernehmen.

Nachdem Sie alle Elemente außer der VD9-Diode montiert haben, schließen Sie die Heizung an den Stabilisator an und schalten Sie ihn ein. Überprüfen Sie zunächst die Spannung zwischen den Klemmen 11 und 6 des Komparators DA1, die zwischen 24 und 30 V liegen sollte. Wenn am Kollektor des Transistors VT3 Impulse vorhanden sind, öffnet der Triac VS1 nicht oder bricht ab nur in den positiven Halbwellen der Netzspannung ausschalten, bei einem Stabilisator ohne zusätzlichen Verstärker den Widerstandswert des Widerstands R14 reduzieren. Konnte mit dieser Methode kein sicheres Öffnen des Triacs erreicht werden, müssen Sie die in Abb. gezeigten Elemente einbauen. 2 und wählen Sie den Widerstand R15.

Als nächstes wird der rechte Anschluss des Widerstands R12 im Diagramm vorübergehend mit einer Brücke mit dem „gemeinsamen“ Kabel (z. B. mit der Kathode der Diode VD3) verbunden und sichergestellt, dass Sie mit dem Trimmwiderstand R3 zwei Spannungswerte einstellen können am Kondensator C3: fast Null und nahe der Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD5 .

Nach dem Entfernen des temporären Jumpers und dem Einbau der VD9-Diode ist das Gerät endgültig justiert. Durch Bewegen des variablen Widerstands R2 in eine der Extrempositionen und Warten einer ausreichenden Zeit, um das thermische Regime herzustellen, wird die Temperatur des Heizgeräts oder des erhitzten Mediums gemessen. Dieselben Messungen werden an mehreren Positionen des Steuergriffs des Widerstands R2 wiederholt. Basierend auf den erhaltenen Ergebnissen kann der Widerstand mit einer Skala mit Temperaturwerten ausgestattet werden. Die Grenzen des Steuerintervalls werden mit dem Trimmwiderstand R3 angepasst, wobei bei Bedarf der variable Widerstand R2 durch einen ähnlichen Widerstand mit einem anderen Wert ersetzt wird.

Durch Änderung der Schaltung der Messbrücke gemäß Abb. 4 und einige weitere kleinere Änderungen vornehmen, können Sie auf derselben Leiterplatte einen normalen Wärmestabilisator mit einem Temperatursensor – einem Thermistor – zusammenbauen.

Ein Ausschnitt der Zeichnung der Anordnung der Elemente für diese Version des Geräts ist in Abb. dargestellt. 5. Alles außerhalb davon bleibt das Gleiche wie in Abb. 3.

Die gestrichelten Kreise zeigen Löcher, die von den Anschlüssen der nicht mehr benötigten Elemente VT1, VD2, VD3, C3, vom Anschluss des Motors des (jetzt permanenten) Tuning-Widerstands R3 und von einem der Überbrückungsdrähte entfernt wurden. Die Widerstände R7 und R9 werden durch Brücken ersetzt und die für den Widerstand R6 vorgesehenen Kontaktflächen werden mit den Anschlüssen des Thermistors RK1 mit einem Nennwiderstand (gemessen bei einer Temperatur von +25 °C) von 10...100 kOhm verbunden. Der Wert des Widerstands R4 wird gleich dem Widerstand des Thermistors RK1 bei der Durchschnittstemperatur seines Regelintervalls gewählt.

Autor: V.Kaplun, Sewerodonezk, Ukraine

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