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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Wärmestabilisator auf dem AD597-Chip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Durch die Verwendung eines Thermoelement-Signalwandlers AD597 [1] von Analog Devices kann eine hohe Linearität der Temperaturmessung über einen weiten Temperaturbereich erreicht und eine digitale Temperaturanzeige ohne zusätzliche Korrektur verwendet werden. Mit dem vorgeschlagenen Thermostabilisator können Sie die Temperatur im Bereich von -200...+200 °C messen, im Bereich von 0...+200 °C einstellen und den Wert auf einer 3,5-stelligen Flüssigkristallanzeige ablesen .
Der thermische Stabilisator (Abb. 1) enthält ein K-Typ-Thermoelement BK1 (Nickel-Chrom/Nickel-Aluminium-Legierungen (Chromel/Alumel)), seinen Signalwandler – eine DA8-Mikroschaltung, einen integrierenden ADC DD2, eine Referenzspannungsquelle ein Operationsverstärker DA6 und eine Transistorbaugruppe DA4 [2], ein Komparator basierend auf Operationsverstärker DA7, Steuerschaltungen für Triac VS1 und eine stabilisierte Stromversorgung. Der gewünschte Temperaturwert im Bereich 0...+200 °C wird durch den variablen Widerstand R20 eingestellt. Bei Bedarf kann dieses Intervall in den Bereich negativer Temperaturwerte verschoben werden (es wird eine zusätzliche Referenzspannungsquelle von -1...-5 V benötigt, die leicht auf der Grundlage der im Diagramm gezeigten oder auf a spezielle Mikroschaltung) oder erweitert werden, ohne die Linearität der Widerstandsskala zu verletzen, was im Gegensatz zu Thermostabilisatoren mit einem Temperatursensor auf Basis eines Thermistors wichtig ist. Ein Merkmal des verwendeten Komparators auf Basis des DA7-Operationsverstärkers ist das Fehlen einer ohmschen Hystereseschaltung, die normalerweise hochohmig ist und im Allgemeinen (zur Gewährleistung bestimmter Ansprechschwellen – Abschalten des Komparators bei einem bestimmten Temperaturwert) eine präzise Auswahl erfordert des Stromkreiswiderstandes. Bei einem großen Steuerintervall führt dies wiederum dazu, dass ein Satz konstanter und variabler Megaohm-Widerstände verwendet werden muss. Wenn die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA7 die Betriebsschwelle erreicht (wenn die Temperatur sinkt), erscheint an seinem Ausgang eine Spannung positiver Polarität und der Transistor VT1 öffnet. Dies führt dazu, dass die Schalterkontakte SA1 sind geschlossen, Relais K1 ist aktiviert. Mit seinen Kontakten K1.1 schließt er den Widerstand R4 im Stromkreis der Steuerelektrode des Triacs VS1 kurz, wodurch er die Heizung EK1 öffnet und einschaltet und mit den Kontakten K1.2 diese startet -Shot DA1, hergestellt mit dem integrierten Timer NE555N [3]. Die Ausgänge des Monostabilisators und des Komparators sind über eine Dioden-ODER-Schaltung mit dem Gate des Transistors VT1 verbunden. Die Dauer des vom Einzelvibrator erzeugten Impulses beträgt tз = 1,1R5*C9 = 1 s. Wenn also die Ansprechschwelle des Komparators erreicht ist, wird das Relais K1 für die Zeit tз eingeschaltet und es erfolgt eine weitere Erwärmung, bis der Komparator stabil arbeitet. Befindet sich der Komparator am Ende von tz weiterhin in einem instabilen Zustand, startet der One-Shot beim ersten Schließen der Kontakte K1.2 neu. Diese Lösung ermöglicht es, das Prellen von Relaiskontakten zu minimieren, wenn sich der Komparator in einem instabilen Zustand befindet. Bei Bedarf kann die Pulsdauer t3 unterschiedlich gewählt werden und dadurch der untere und obere Wert der Temperatur des erhitzten Körpers oder Gegenstandes verändert werden. Wenn der Schalter SA1 in die im Diagramm gezeigte Position gebracht wird, werden Relais K1 und Triac VS1 sofort ausgeschaltet. In Reihe mit der Heizung muss ein Not-Thermorelais eingeschaltet werden (seine Kontakte sind im Diagramm als KK1.1 angegeben), das auf die maximal zulässige Temperatur eingestellt ist und dessen empfindliches Element sich im Bereich der höchsten befindet Temperatur des erhitzten Körpers oder Gegenstands. Um den Zustand des Netzteils anzuzeigen, werden die gelben LEDs HL2, HL3 verwendet, die auch zur Hintergrundbeleuchtung des HG1-Flüssigkristalldisplays dienen. Die Ladeanzeige ist die rote HL4-LED. Der aktive Zustand des Kommas der dritten Ziffer der Anzeige wird durch die Verwendung des logischen Elements DD1.1 [4] sichergestellt. Das Gerät verwendet Festwiderstände MLT und Abstimmwiderstände SP5-3. Der variable Widerstand R20 ist ein Drahtwiderstand beliebiger Bauart mit einer linearen Abhängigkeit des Widerstands vom Drehwinkel des Motors; die Verwendung eines importierten Multiturn-Widerstands mit Drehzahlmesser am Griff ist zulässig. Die Kondensatoren C1, C13, C15, C16-K73-17, C3, C4, C7-C10 sind Oxid K50-35 oder importiert, der Rest ist KM-6. Relais K1 – Zwischen-Reedschalter RPG-2-2202U3 (Nennspannung – 12 V, Leistungsaufnahme – 0,3 W). Angesichts der möglichen Schwierigkeiten bei der Anschaffung empfehle ich, ein solches Relais auf Basis von zwei KEM-1-Reedschaltern (ODO.360.037 TU) selbst herzustellen.
Die Spule eines selbstgebauten Relais ist mit PEv-2 0,2-Draht (2400 Windungen) auf einen Rahmen (Abb. 2) aus Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 1...1,5 mm gewickelt. Nach dem Zusammenbau werden die Verbindungen der Teile mit einer Epoxidmasse verklebt, deren Überschuss nach dem Aushärten mit einer Nadelfeile entfernt wird. Spule hinterher Es ist nicht erforderlich, die Wicklung mit Masse zu füllen, es reicht aus, sie von außen mit einem lackierten Tuch zu schützen. Reed-Schalter sind im Rahmen untergebracht. Sie müssen dort frei hineinpassen; es ist notwendig, dass während der Installation und im Betrieb keine mechanischen Spannungen in ihren Gehäusen und Stoßbelastungen auftreten. Das fertige Relais wird in eine Styroporhülle gelegt. Es ist zulässig, einen Schrumpfschlauch mit geeignetem Durchmesser zu verwenden, dieser sollte die Wangen des Rahmens dicht bedecken. Die Geräteelemente sind auf drei Leiterplatten montiert. Der erste enthält alle integrierten Schaltkreise (die Eingangspins nicht verwendeter Elemente des DD1-Mikroschaltkreises sind mit einem gemeinsamen Draht verbunden), mit Ausnahme der Spannungsstabilisatoren; der zweite enthält den Leistungstransformator T1, die Sicherungen FU1, FU2 und die integrierten Stabilisatoren DA2, DA3 , DA5 und Triac VS1 (jeweils mit separaten Kühlkörpern), Relais K1 und Neonlampe HL1, auf der dritten - Anzeige- und Bedienelemente. Um die Installation und Wartung des Geräts im Betrieb zu vereinfachen, wird die erste Platine über einen Kabelbaum und einen 26-poligen Stecker mit der dritten verbunden: Auf der ist ein zweireihiger PBD-26-Stecker (mit einem Kontaktraster von 2,54 mm) verbaut Erstens, und das Gegenstück ist eine BLD-26-Buchse – montiert am Kabelbaum, der von der dritten kommt. Als Anschluss zum Anschluss der Last X1 dient ein Teil einer eingebauten 16 A – 250 V-Steckdose mit Keramiksockel. Der Wärmestabilisator ist in einem modifizierten Kunststoffgehäuse für Amateurfunkdesigns der Standardgröße G010 (95 x 135 x 45 mm) von Kemo montiert Germany GmbH. Die Modifikation bestand darin, die Größe von 45 mm auf 115 mm zu vergrößern, indem zwei Platten mit den Maßen 70 x 135 mm aus 3 mm dicken organischen Glasscheiben zwischen die Körperhälften eingefügt wurden. Die ersten beiden Platinen werden an den dafür vorgesehenen Stellen der Gehäusehälften verbaut, die dritte – im vorderen Teil und alle Anschlüsse – im hinteren Teil. In Abb. In Abb. 3 ist das Gerät von vorne dargestellt (mit abgenommener oberer Abdeckung und transparenter Frontplatte), und in Abb. 4 - hinten.
Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, die Frequenz des eingebauten Taktgenerators der DD2-Mikroschaltung (40 kHz) mithilfe des Trimmwiderstands R28 und die Referenzspannung Urev = 1,000 V an seinem Pin 36 mithilfe des Trimmwiderstands R12 einzustellen. Literatur
Autor: D. Molokow
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