Einfacher Thermostabilisator 10-50 °C. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Im Alltag und am Arbeitsplatz besteht häufig die Notwendigkeit, die Temperatur in einem Raum, in einem Gefäß mit Flüssigkeit usw. konstant zu halten. Es gibt viele elektronische Geräte zur automatischen Temperaturhaltung. Einige von ihnen sind schwierig herzustellen und enthalten knappe Elemente, andere verfügen nicht über eine galvanische Trennung vom Stromnetz und sind daher nicht sicher im Betrieb.

Die vorgeschlagene Version des Thermostats gewährleistet die Aufrechterhaltung der Temperatur mit einer Genauigkeit von ±0,5 °C, eingestellt im Bereich von 10 bis 50 °C. Die Leistung des an den Thermostat angeschlossenen Heizgeräts sollte 2 kW nicht überschreiten. Der Hauptvorteil des Geräts ist seine einfache Herstellung und Verfügbarkeit der Elementbasis.

Der elektrische Schaltplan des Thermostats ist in Abb. dargestellt. 1. Das Gerät ist eine Kombination aus vier Funktionseinheiten: einem Schmitt-Trigger, einem Multivibrator, einem Transformator und einem Thyristorschalter.

Der Schmitt-Trigger überwacht den Widerstand des Thermistors RK1 – eines Temperatursensors. Wenn der abnehmende Widerstand des Thermistors den unteren Schwellenwert überschreitet, schaltet der Schmitt-Trigger und sperrt den Multivibrator mit seinem Ausgangssignal. Infolgedessen leitet der Thyristorschalter keinen Strom durch die Heizung. Steigt der Widerstand des Thermistors über einen bestimmten oberen Schwellenwert, schaltet der Schmitt-Trigger wieder in seine vorherige Position und ermöglicht den Betrieb des Multivibrators, dessen Impulse den Thyristorschalter öffnen. Dadurch fließt ein elektrischer Strom durch die Heizung. Dieser Vorgang wird mit einer Häufigkeit wiederholt, die von der Heizleistung, der Differenz zwischen der eingestellten Temperatur des Objekts und der Umgebungstemperatur, der thermischen Trägheit des Objekts und der Breite der Schmitt-Trigger-Hystereseschleife abhängt.

Der Schmitt-Trigger ist auf den Transistoren VT1, VT2 aufgebaut. Der Emitterkreis dieser Transistoren enthält zwei Dioden VD4, VD5. Aufgrund ihrer Nichtlinearität war es möglich, die Hystereseschleife des Triggers zu verengen und die Genauigkeit der Temperaturhaltung zu erhöhen. Der Widerstand R2 legt die Temperaturkontrollgrenzen fest und der Widerstand R1 legt den spezifischen Temperaturwert innerhalb dieser Grenzen fest. Die Verbindung zwischen den Transistoren VT2 und VT4 ist direkt. Wenn also der erste von ihnen offen ist, ist der zweite geschlossen und umgekehrt.

Fig. 1

Die Erzeugungsfrequenz (ca. 20 kHz) eines auf den Transistoren VT3, VT4 aufgebauten Multivibrators wird durch die Werte der Widerstände R6, R10 und der Kondensatoren C4, C6 bestimmt. Der Frequenzwert wurde basierend auf der Bedingung einer zuverlässigen Öffnung des Thyristors ausgewählt, die einen Impuls an der Steuerelektrode mit einer Dauer von mindestens 10 μs erfordert.

Der Multivibrator wird gesperrt, wenn der Transistor VT2 geöffnet ist.

Der Impulstransformator T1 sorgt für eine galvanische Trennung des Schaltkreises und des Steuergeräts, wodurch die elektrischen Sicherheitsanforderungen beim Betrieb des Thermostats erfüllt werden. Die Primärwicklung des Transformators ist über einen Trennkondensator C3 mit dem Kollektor der Transistoren VT4, VT5 verbunden, wodurch die Gleichstromverbindung zwischen ihnen und dem Transformator entfällt. Diese Art der Stromversorgung der Primärwicklung des Transformators gewährleistet den Stromdurchgang in zwei Richtungen, was die Effizienz der Transformation erhöht.

Die Wicklungen 1-2, 3-4 des Transformators sind über die Dioden VD1, VD2 mit den Steuerübergängen der Thyristoren verbunden. Dadurch wird in jeder Halbwelle des Steuerimpulses ein Lastausgleich gewährleistet und die negative Spannung an den Steuerelektroden der Thyristoren abgeschaltet. Durch die Rücken-an-Rücken-Verbindung von SCRs können sowohl positive als auch negative Halbwellen der Netzspannung durch die Heizung geleitet werden, ohne dass eine Gleichrichterbrücke verwendet werden muss, was zu erheblicher Energieverschwendung führt.

Die HL1-LED zeigt an, dass die Heizung eingeschaltet ist.

Das Gerät verwendet die Widerstände SP1 (R1, R2), OMLT (R7, R8, R9, R12) und MLT (Rest). Kondensatoren KM (C2-C6) und K52-1 (C1). Transistoren VT1, VT2-KT315 und VT3, VT4 - KT603, KT608 mit einem beliebigen Buchstaben. Anstelle der im Diagramm angegebenen Dioden können Sie KD104A (VD4, VD5) und KD510A (VD1, VD2) verwenden.

Wenn die Heizleistung 200 W übersteigt, müssen SCRs auf Kühlkörpern installiert werden. Bei einer Leistung von nicht mehr als 300 W können anstelle von KU202N Thyristoren KU201N verwendet werden.

Der Transformator T1 ist auf einen Ring mit den Maßen 18x12x4 mm aus 2000NM Ferrit gewickelt. Alle drei Wicklungen sind gleich und enthalten 50 Windungen PELSHO 0,17-Draht. Bei der Herstellung eines Transformators müssen Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, dass dieser einer Spannung zwischen den Wicklungen von mindestens 600 V standhält.

Der vom Thermostat aufgenommene Strom überschreitet bei einer Versorgungsspannung von 250...8 V nicht mehr als 12 mA.

Bevor Sie den Thermostat an das Netzwerk anschließen, müssen Sie den Widerstand R2 in die mittlere Position bringen. Wenn beschlossen wird, diesen Widerstand auf der Frontplatte zu platzieren, muss ein Begrenzungswiderstand mit einem Widerstandswert von 300...510 Ohm in Reihe geschaltet werden.

Ein korrekt zusammengebauter Thermostat beginnt sofort zu arbeiten. Nur in manchen Fällen ist es notwendig, den Widerstand R3 auszuwählen.

Autor: Yu. Mayatsky, Charkow; Veröffentlichung: cxem.net

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