Kostenlose technische Bibliothek ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Aufrechterhaltung der Kühlmitteltemperatur. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren Das Kühlmittel ist Wasser mit einer hohen Temperatur (mindestens 56 °C), das in Wärmenetzen zur Beheizung von Räumen verwendet wird und auch in Wohnungen und Ferienhäusern für den häuslichen Bedarf verbraucht wird. Der Mangel an heißem Wasser zwingt dazu, es auf Haushalts-Elektro- und Gasherden zu erhitzen, was gewisse Unannehmlichkeiten mit sich bringt, einen übermäßigen Verbrauch von Gas und Strom verursacht und zu Verstößen gegen Sicherheitsvorschriften führt. In einigen Fällen können Sie Wasser in einfachen Behältern (Boilern) erhitzen, indem Sie darin eine elektrische Heizung installieren. Wenn die eingestellte Wassertemperatur im Tank erreicht ist, muss die Heizung sofort ausgeschaltet werden, damit das Wasser nicht kocht und der Kessel platzt. Der klassische Warmwasserbereiter ist nach einem einfachen Schema aufgebaut: einem Netzschalter und einem Heizelement. Im besten Fall kommen noch ein Drucksensor und ein Temperatursensor (Regler) hinzu. Der Drucksensor schützt den Kessel vor erhöhtem Wasserdruck und der Temperatursensor wird ausgelöst, wenn die Temperatur über einen voreingestellten Grenzwert steigt. Als Heizungstemperaturregler wird häufig ein Bimetall verwendet, das sich nicht wesentlich von einem Eisenregler unterscheidet. Wenn die eingestellte Wassertemperatur erreicht ist, öffnet der Sensor den Stromkreis des Heizgeräts, die Wassertemperatur sinkt auf natürliche Weise oder durch den Verbrauch und die Zugabe von kaltem Wasser, und die Kontakte des Reglers schließen sich wieder und die Heizung wird eingeschaltet. Die Einfachheit einer solchen Schaltung führt häufig zu Fehlfunktionen der Heizung durch Durchbrennen der Reglerkontakte, die hohe Ströme schalten. Um die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen, empfehle ich den Einsatz eines elektronischen Temperaturreglers (Abb. 1). Damit können Sie die gewünschte Kühlmitteltemperatur einstellen und automatisch halten. Alle Sensoren befinden sich in einem Niederspannungskreis und sind durch Optokoppler und einen Leistungstransformator galvanisch vom Netz getrennt. Das Gerät besteht aus:
Optoelektronische Geräte sorgen für eine galvanische Trennung der Eingangs- und Ausgangskreise. Die Schaltung verwendet zwei Arten von Optokopplern: VU1 – Dioden-Transistor-Optokoppler und VU2 – Dioden-Thyristor. Optokoppler verfügen über eine hohe Stromverstärkung, wodurch auf zusätzliche Verstärkungsschaltungen am Timereingang und in den Triac-Steuerkreisen verzichtet werden kann. Die Empfindlichkeit des Thermistors (Widerstandsänderung mit der Temperatur) steigt bei Verwendung eines Optokopplers von 2...5 %/°C auf 12...15 %/°C. Der Diodentransistor-Optokoppler VU1 arbeitet im linearen Modus. Durch Ändern der Emission seiner LED ändert sich der Kollektor-Emitter-Widerstand des internen Transistors VU1. der im Zeitschaltkreis des Timers DA1 enthalten ist. Die Ladezeit des Kondensators C2 der externen Zeitschaltung ändert sich entsprechend. Die Temperaturregelung und -einstellung erfolgt über die variablen Widerstände R1 und R7. Dadurch können Sie jede Temperatur der Trägerwärme aufrechterhalten. Widerstand R1 stellt die Heiztemperatur ein, R7 - Heizleistung. Die anfängliche Wassertemperatur beeinflusst den Widerstand des Thermistors und dementsprechend die Dauer des positiven Impulses am Timer-Ausgang. Bei niedrigen Kühlmitteltemperaturen ist die Ausgangsimpulsdauer maximal. Durch die Verwendung eines integrierten Timers lässt sich ganz einfach ein Impulsgenerator erstellen. Um die Mikroschaltung im Selbstoszillatormodus zu betreiben, werden die Pins 2 und 6 miteinander verbunden und mit dem Kondensator C2 verbunden. Im stationären Zustand wird das Intervall Tj, während dem sich der Timer-Ausgang auf einem hohen Pegel befindet, durch die Beziehung T1=0l69(RVUi+R3)C2 bestimmt. Wenn der interne Transistor der Mikroschaltung öffnet, entlädt sich der Kondensator C2 über die Widerstände R4 und R5 und bildet ein zweites Zeitintervall T2 mit einem niedrigen Pegel am Ausgang DA1. Seine Dauer wird durch die Formel bestimmt: T2=0,69(R4+R5) C2. Der T2-Wert ändert sich nicht mit der Temperatur. Die Gesamtimpulszeit T beträgt T=T,+T2. Das Tastverhältnis Q der Impulse (Q=T/T1) erhöht sich mit steigender Temperatur, wodurch die Spannung am Heizgerät und die Temperatur des Kühlmittels sinken. Die Frequenz des Generators am Timer kann durch Ändern der Spannung an Pin 5 von DA1 angepasst werden. Wenn die Spannung abnimmt, erhöht sich die Timer-Generierungsfrequenz und die Heizleistung nimmt ab. Das Rechtecksignal vom Ausgang 3 DA1 über den Begrenzungswiderstand R6 wird dem Eingang des Leistungsverstärkers am Transistor VT1 zugeführt. Der Widerstand R8 in seinem Kollektorkreis begrenzt den Impulsstrom durch die LED des Optokopplers VU2. Die Verwendung des Transistors VT1 mit hoher Verstärkung ermöglicht es, das Ausgangssignal eines Transistorschalters mit minimaler Verzerrung zu erzeugen. Dieses Signal wird der LED des Optokopplers VU2 zugeführt, vom Fotodinistor verstärkt und steuert den Betrieb des Leistungsreglers am Triac VS1. Die Öffnungsimpulse von VS1 beider Polaritäten werden von der Diodenbrücke VD4 gebildet. Der Optokoppler VU2 sorgt für eine galvanische Trennung der Niederspannungs- und Hochspannungskreise des Geräts. Wenn der Optokoppler-Dinistor geöffnet ist, wird der Triac zu Beginn des Netzspannungszyklus eingeschaltet, wenn der Strom durch die Steuerelektrode einen Schwellenwert erreicht, wodurch der Rauschpegel des Triac-Wandlers verringert wird. Um die Genauigkeit der Temperatureinstellung zu erhöhen, werden Brücke und Timer mit einer stabilisierten Spannung vom DA2-Stabilisator gespeist. Die Diode VD2 schützt den Stabilisatorchip vor einem möglichen Durchschlag durch Sperrspannung. Die Kondensatoren C3 und C5 eliminieren gleichgerichtete Spannungswelligkeiten, der Kondensator C1 eliminiert Störungen, die beim Einstellen des Widerstands R1 auftreten. Kondensator Sat. parallel zur Last installiert, reduziert den Geräuschpegel des Triac-Wandlers. Die Kontakte des Drucksensors P schließen den VT1-Sockel zum Gehäuse und stoppen die Erwärmung des Kühlmittels bei Notdruck im Heizgerät. Das Gerät nutzt weit verbreitete Funkkomponenten. Festwiderstände - Typ MLT-0,125. Variablen - SP-Ill, Thermistor - MMT-4. Oxidkondensatoren – K50-38, Hochspannung (C6) – K73-17. der Rest sind KM. Timer-Serie 555. Der Leistungstransformator wird mit einer Sekundärwicklungsspannung von 10...12 V verwendet. Der Schalter SA1 ist automatisch, mit einem Strom von 25 A. Der Drucksensor wird aus einem Zhiguli-Auto verwendet. Das Gerät ist auf einer Leiterplatte montiert, deren Zeichnung in Fig. 2 gezeigt ist. Der Temperaturregler R1 und der Leistungsregler R7 sind zur einfachen Bedienung auf der Frontplatte des Gerätes angebracht. Der Drucksensor P und der Thermistor RK1 werden über eine Gewinde- oder Schweißverbindung im Warmwasserbereitergehäuse montiert. Der Elektroheizer (TEH) wird mit einem Flansch durch eine Gummidichtung in geringem Abstand vom Boden des Heiztanks befestigt. Der Ablasshahn sollte sich über dem Heizgerät befinden und der Anschluss für die Kaltwasserversorgung sollte sich oben befinden. Der Drucksensor sollte an einer geeigneten Stelle installiert werden und der Thermistor sollte sich direkt unter dem Ablasshahn befinden. Der Kreislauf kann mithilfe eines Wasserkochers anstelle eines Wassertanks angepasst werden. Dies beschleunigt die Einrichtungsarbeiten. Der Stecker des Wasserkochers wird an die Anschlüsse des Heizelements und des Schaltkörpers angeschlossen. Der Temperatursensor RK1 wird in kochendes Wasser gelegt und nach einigen Minuten wird mit dem Temperaturregler R1 die Heizanzeige-LED HL1 erloschen Die Spannung an der Heizung sinkt nahezu auf Null. Die Position des Schiebers R1 (100°C) ist fest. Zusätzlich können Spannung und Leistung an der Last durch Ändern des Widerstands R7 angepasst werden. Vor dem Kalibrieren der Temperatur muss der R7-Motor eingestellt werden wird auf die maximale Leistungsposition eingestellt. Nach dem Abkühlen des Thermistors auf Raumtemperatur stellt der Widerstand R1 die maximale Spannung an der Last ein und die Position des Motors wird fixiert (+25 °C). Zwischen den Zwischentemperaturen sind extreme Temperaturwerte aufgetragen. Die für Heizung und Triac geeigneten Leitungen müssen einen Querschnitt von 4...5 mm2 haben (entsprechend einem Laststrom von 25...30 A). Um Störungen zu vermeiden, müssen die Leitungen zu den Sensoren getrennt von den Netzwerkleitungen verlegt werden. Der Heiztank muss geerdet sein. Anhand der Helligkeit der HL1-LED können Sie die Leistung in der Last visuell ermitteln. Das Erlöschen der LED zeigt an, dass die Heizung ausgeschaltet ist oder der Druck im Tank kritisch ist. Literatur
Autor: V. Konovalov, Irkutsk Siehe andere Artikel Abschnitt Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren. Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik: Kunstleder zur Touch-Emulation
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