Triac-Thermostat. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Der Unterschied zwischen dieser Version des Thermostabilisators und vielen anderen, die zuvor in unserem Magazin beschrieben wurden, besteht hauptsächlich darin, dass der herkömmliche SCR durch einen Triac ersetzt wurde, wodurch die aus leistungsstarken Dioden bestehende Gleichrichterbrücke entfallen konnte. Dadurch konnte die Anzahl der auf einem Kühlkörper mit einer Ausgangsleistung von bis zu 1 kW verbauten Elemente von fünf auf eins reduziert werden. Der Thermostabilisator kann verwendet werden, um die Temperatur in einem Haus auf einem Gartengrundstück, in einem Keller, einem Balkon „Gemüselager“ und anderen geschlossenen Räumen aufrechtzuerhalten.

Die Temperaturstabilisierung durch das vorgeschlagene elektronische Gerät erfolgt wie üblich durch Ein- und Ausschalten der der Last – der Heizung – zugeführten Netzspannung in Abhängigkeit von der Temperatur des Sensors – Thermistors. Der Triac selbst wird im Moment des Nulldurchgangs der Netzspannung eingeschaltet, was den Störpegel reduziert.

Das Wärmestabilisatordiagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Der thermische Stabilisator verwendet ein Netzteil und Impulserzeugungsschaltungen in den Momenten, in denen die Netzspannung „Null“ durchläuft, beschrieben in [1], daher der Teil der Schaltung, der Abb. vollständig wiederholt. 1 [1], hier nicht gezeigt.

„Null“ wird ein Impuls negativer Polarität gebildet. Der aus den Elementen DD1.1, DD1.2 und dem Widerstand R9 zusammengesetzte Schmitt-Trigger erzeugt steile Anstiege und Abfälle dieses Impulses. Der positive Spannungsabfall, der dem Beginn der Halbwelle entspricht, wird von der C4R11-Kette differenziert und in Form eines kurzen Impulses positiver Polarität dem Eingangspin 12 des Elements DD1.4 zugeführt.

Gleichzeitig empfängt der zweite Eingang (Pin 13) des Elements DD1.4 ein Signal vom Ausgang des Operationsverstärkers DA1, der als Komparator fungiert. Seine Eingänge sind mit den Ausgängen einer temperaturempfindlichen Brücke verbunden, die aus den Widerständen R5 - R8 und dem Thermistor RK1 besteht. Während die Temperatur des Thermistors höher ist als die durch Widerstand R5 eingestellte, ist die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers geringer als am invertierenden und am Ausgang des Komparators wird ein Signal mit niedrigem Pegel erzeugt . Zu diesem Zeitpunkt passieren keine Impulse das Element DD1.4 und die LED HL1 ist geschlossen.

Wenn die Temperatur des Thermistors RK1 sinkt und die Spannung an ihm ansteigt, entspricht das Ausgangssignal des Operationsverstärkers einem hohen Pegel, die HL1-LED leuchtet auf und Impulse von der Differenzierkette C4R11 beginnen, durch den DD1.4 zu fließen. 3 Element an die Basis des VT1-Transistors. Zu Beginn jedes Halbzyklus beginnt der Transistor, den Triac VSXNUMX einzuschalten und dadurch die Last – die Heizung – mit dem Netzwerk zu verbinden.

Alle Elemente des Geräts, mit Ausnahme des Triacs und des Buchsenteils des X1-Ausgangssteckers, sind auf einer Leiterplatte mit den Maßen 80 x 50 mm montiert (Abb. 2). Die Platine aus einseitiger Glasfaserfolie ist für den Einbau von MLT-Widerständen, Kondensatoren K73 - 16 (C1), K50 - 6 (C2), KM - 5 (andere) vorgesehen. Variabler Widerstand R5 - SPZ - 4aM oder SPZ - 4bM. Dioden VD1 und VD2 – beliebige Siliziumimpulse oder Gleichrichter, Zenerdiode VD3 – für eine Stabilisierungsspannung von 10...12 V. Die Mikroschaltung K561LA7 kann durch eine K176LA7 oder KR1561LA7 ersetzt werden. Die Transistoren VT1 und VT2 können jede Silizium-PNP-Struktur mit geringer Leistung sein, der Transistor VT3 - mittlere oder hohe Leistung derselben Struktur mit einem zulässigen Kollektorstrom von bis zu 150 mA.

Die Komparatorfunktion (DA1) kann von fast jedem Operationsverstärker übernommen werden, der mit der vollen Versorgungsspannung von 10 V arbeitet und einen Strom von nicht mehr als 5 mA verbraucht, zum Beispiel KR140UD7, K140UD6, KR140UD6, KR140UD14. LED HL1 – eine beliebige aus der AL307-Serie. Es sollte möglichst weit außerhalb der Platine platziert werden und in die gleiche Richtung „schauen“ wie der Schaft des variablen Widerstands R5. Das Gehäuse des Widerstands R5 ist mit dem für seine Abschirmung notwendigen Minusleiter des Stromversorgungskreises der Mikroschaltungen verbunden.

Der im hergestellten Muster des Geräts verwendete Thermistor RK1 ist MMT-4. Aber auch jede andere MMT- oder KMT-Serie mit einem Nennwiderstand von 10...33 kOhm ist geeignet. Besser - versiegeltes MMT - 4 oder KMT - 4 [2, 3].

Um die Widerstände der Widerstände R5 und R6 zu bestimmen, muss der Temperaturbereich eingestellt werden, in dem der Thermostabilisator arbeiten soll. Der Widerstand des Thermistors wird bei maximaler Betriebstemperatur gemessen. Widerstand R6 sollte den gleichen Widerstand oder etwas weniger haben. Messen Sie dann den Widerstand des Thermistors bei der Mindesttemperatur und wählen Sie den Widerstandswert des Widerstands R5 so, dass er zusammen mit dem Widerstandswert des Widerstands R6 nicht kleiner als der gemessene ist. Wenn es Schwierigkeiten gibt, den Widerstand eines Thermistors in einem Temperaturbereich zu messen, können wir davon ausgehen, dass er bei MMT-Serienwiderständen um 19 % ansteigt, wenn die Temperatur um 5 °C sinkt, um 41 %, wenn die Temperatur um 10 °C sinkt. und um das Zweifache, wenn die Temperatur um 20°C sinkt. Ebenso beträgt die Abnahme des Widerstands des Geräts bei gleichem Temperaturanstieg 16 %, 29 % bzw. das Zweifache. Bei KMT-Thermistoren ist diese Änderung etwa 1,5-mal größer.

Die im Diagramm angegebenen Werte der Widerstände R5, R6 und des Thermistors RK1 entsprechen dem Betriebsbereich des Temperaturstabilisators von 15...25°C.

Die Leiterplatte und der Triac KU208G (oder KU208V), montiert auf einem Lamellenkühlkörper mit den Abmessungen 60 x 50 x 25 mm, werden in einer Kunststoffbox mit den Abmessungen 150 x 95 x 70 mm so platziert, dass sich der Thermistor nahe an der Bodenwand der Box befindet Der Kühlkörper des Triacs befindet sich nahe der Oberseite. In diese Wände des kleinsten Gehäuses werden zunächst möglichst viele Lüftungslöcher mit einem Durchmesser von 6 mm in Schritten von 10 mm gebohrt. Die LED und der Widerstandsschaft werden durch Löcher in der Vorderwand der Box ausgegeben. Die Welle des variablen Widerstands selbst und die Befestigungsschraube des Kunststoffgriffs darauf sollten nicht versehentlich berührt werden können.

Sie beginnen mit der Einrichtung und Kalibrierung des Reglers ohne Triac. Pin 12 des Elements DD1.4 ist vorübergehend mit einer Drahtbrücke mit Pin 14 dieser Mikroschaltung verbunden, und ein Konstantspannungsvoltmeter ist an den Widerstand R12 angeschlossen. Der Kondensator C1 wird mit einem Widerstand mit einem Widerstandswert von 220...330 Ohm überbrückt, woraufhin der Thermostabilisator an eine Gleichstromquelle mit einer Ausgangsspannung von 12...15 V angeschlossen wird. Der Spannungswert dieser Quelle wird eingestellt so dass der vom Thermostabilisator verbrauchte Strom zwischen 18 und 20 mA liegt.

Der Thermistor wird in Wasser gelegt, dessen Temperatur der Mitte des Betriebsbereichs entspricht. Der Thermistor-Isolator darf das Wasser nicht berühren. Wenn die Welle des Widerstands R5 im Uhrzeigersinn gedreht wird, sollte die HL1-LED aufleuchten und das Voltmeter sollte eine Spannung von etwa 9 V anzeigen; wenn es in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, erlischt die LED und die Voltmeter-Nadel steht auf Null die Skala. Machen Sie eine entsprechende Markierung auf der Skala des variablen Widerstands. Durch Änderung der Wassertemperatur wird der Thermostabilisator vollständig kalibriert.

Um diesen Vorgang durchzuführen, können Sie anstelle eines Thermistors Festwiderstände verwenden, deren Werte dem gemessenen Widerstand des Thermistors bei bestimmten Temperaturen entsprechen.

Nachdem Sie den zusätzlichen Widerstand und das Überbrückungskabel entfernt haben, bauen Sie den Stabilisator vollständig zusammen und überprüfen Sie seine Funktion mit einer Glühlampe, die an den Anschluss X1 „Load“ angeschlossen ist.

Um die Skala eines variablen Widerstands zu linearisieren, können Sie die Empfehlungen von Artikel [4] verwenden.

Der Regler wird in vertikaler Position installiert, sodass die Belüftungsöffnungen in seinem Gehäuse nicht durch irgendetwas, beispielsweise an der Wand eines Raums, blockiert werden. Wenn ein Thermostabilisator zur Aufrechterhaltung der Temperatur in einem Keller, einem Brutschrank oder einem „Gemüselager“ auf dem Balkon verwendet wird, ist es besser, ihn außerhalb des temperaturstabilisierten Raums zu platzieren und den Thermistor aus dem Stabilisatorgehäuse zu entfernen. Um den Einfluss von Störungen zu verringern, sollte in diesem Fall anstelle des Thermistors ein Oxidkondensator mit einer Kapazität von mindestens 50 μF und einer Nennspannung von mindestens 10 V auf der Platine platziert werden. Der Thermistor selbst und die führenden Drähte dazu muss sorgfältig isoliert werden.

Der thermische Stabilisator hat keine Temperaturhysterese und seine Genauigkeit kann sehr hoch sein – in der Größenordnung von 0,1 °C. Wenn jedoch aus irgendeinem Grund immer noch eine Hysterese erforderlich ist, muss zwischen den Pins 3 und 6 des Operationsverstärkers DA1 ein Widerstand (in Abb. 2 gestrichelt dargestellt) mit einem Widerstand von mehreren Megaohm angeschlossen werden.

Literatur

1. Biryukov S. Triac-Leistungsregler. - Radio, 1996, Nr. 1, p. 44-46.
2. Thermistoren. Bildungsposter. - Radio, 1975, Nr. 5. Mit. 32.
3. Widerstände. Verzeichnis. - M.: Funk und Kommunikation, 1991, 528 S.
4. Aleshin P. Linearisierung einer Thermistorbrücke. – Radio, 1997, Nr. 11, S. 58, 59.

Autor: S. Biryukov, Moskau

Siehe andere Artikel Abschnitt Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren.

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