Universell einsetzbarer hochpräziser Temperaturstabilisator

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Das Gerät ist für die automatische Aufrechterhaltung der Temperatur ausgelegt und kann in einer Wohnung, einem Privathaus und anderen Räumen mit einer elektrischen Heizleistung von bis zu 5,5 kW sowie für einen Gemüseladen (einschließlich auf einem Balkon) in einem verwendet werden Inkubator, Aquarium etc. Es ist geplant, eine Klimaanlage anzuschließen und die gewünschte Temperatur der gekühlten Luft aufrechtzuerhalten. Der Hitzestabilisator kann in der Produktion verwendet werden. Wenn die Leistung auf 100 kW oder mehr erhöht werden muss, wird ein der Last entsprechender Magnetstarter oder Schütz (auch für eine dreiphasige Stromversorgung) verwendet, dessen Startspule direkt mit dem Stabilisator verbunden ist.

Viele elektronische Geräte zur automatischen Temperaturhaltung sind in verschiedenen funktechnischen Publikationen veröffentlicht worden, einige davon sind jedoch unsicher im Betrieb, da die Sensor- und Bedienelemente keine galvanische Trennung vom Netz haben [1], andere nicht notwendige Genauigkeit der Temperaturhaltung und schließen häufiges Umschalten der Heizung ("Prellen") in der Nähe der Schwellentemperatur nicht aus [2], andere sind schwierig herzustellen und enthalten knappe Elemente [3]. Die vorgeschlagene Version ist frei von diesen Mängeln. Darüber hinaus wurde der Anwendungsbereich des Geräts erweitert, indem die Temperatur mit hoher Genauigkeit und erhöhter Leistung gehalten wird, was modernen handelsüblichen Heizungen und Klimaanlagen entspricht.

Der beschriebene Wärmestabilisator sorgt für eine Temperaturhaltung mit einer Genauigkeit von ±0 °C und die Möglichkeit, das Temperaturintervall vom Einschalten der Heizung (Klimaanlage) bis zum Ausschalten von 0,1 bis 1,5 °C einzustellen.

Fig. 1

Mit den im Diagramm (Abb. 1) angegebenen Werten ist ein fester Wert für jede der sieben Temperaturen von 21 ... 27 °C gegeben. Dieser Temperaturbereich kann durch den 8...9°C Widerstand R3 nach oben oder unten verschoben werden. Die von der Elektronikeinheit des Temperaturstabilisators aufgenommene Leistung übersteigt 3,5 VA nicht.

Das Gerät ist eine Kombination aus fünf Funktionseinheiten: einem elektronischen Thermorelais, einem Betriebsartenschalter, einem Multivibrator, einem Impulstransformator und einem Trinistor (Triac) -Schlüssel, einem Netztransformator mit Gleichrichter. Das elektronische Thermorelais besteht aus einem Spannungskomparator DA1 und einer Messbrücke. Der Temperatursensor, der Thermistor RK1, ist im Arm der Messbrücke R1, R3-R10, R2, RK1 enthalten und wird von einer stabilisierten Spannung gespeist. Filter R1 1R12C2 dämpft die Auswirkung von Störungen auf die Leiter, die den Thermistor mit dem Komparator verbinden. Der Widerstand R14 stellt die Breite der "Temperaturhysterese" von 0,1 bis 1,5 °C ein. Mit sinkender Temperatur steigt der Widerstand des Thermistors RK1. Durch eine Spannungsänderung am Eingang des Komparators liefert dieser bei Ansteuerung eine negative Spannung an den Schalter der Betriebsarten SA2, VT1. Im "Heiz"-Modus startet der Transistor VT1 einen an den Transistoren VT2, VT3 montierten Multivibrator. Die Erzeugungsfrequenz beträgt etwa 20 kHz, was einen zuverlässigen Betrieb des Trinistor-Schlüssels (Triac) gewährleistet, der die Heizung (Klimaanlage) mit Spannung versorgt.

Der Impulstransformator T1 sorgt für eine galvanische Trennung zwischen dem 220-V-Netz und dem Thermostabilisator, die den Anforderungen der elektrischen Sicherheit entspricht. Die Primärwicklung des Transformators ist über den Kondensator C2 mit den Kollektoren der Transistoren VT3, VT4 verbunden.

Die grüne HL2-LED des Glühens dient als Indikator für die Einbeziehung des Thermostats in das Netzwerk, und das rote Leuchten der HL1-LED zeigt an, dass Spannung an der Heizung oder Klimaanlage anliegt. Wenn der Thermostat nur für die Klimaanlage verwendet werden soll, müssen der Schalter SA2, der Transistor VT1 und die Widerstände R15-R17 nicht installiert werden. In diesem Fall muss die Klemme 7 des Komparators DA1 mit einer Brücke mit der Basis des Transistors VT3 verbunden werden. Wenn nur eine Heizung verwendet werden soll, wird auch der Schalter SA2 nicht benötigt, während die Klemme 7 des Komparators mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R15, R16 verbunden ist und der Kollektor des Transistors VT1 mit der Basis des Transistors VT3 verbunden ist . Moderne Klimaanlagen haben eine Heizfunktion. In diesem Fall wird der Schalter SA2 auf die Position "Heizung" gestellt.

Zur Versorgung des Temperaturstabilisators wird ein beliebiger T2-Netztransformator verwendet, der die Spannung auf 8 ... 10 V senkt. Der Laststrom beträgt mindestens 200 mA. Der Transformator kann vom Netzwerkadapter der Videospielkonsole verwendet werden. Die Klimaanlage C7 reduziert die Stromentnahme aus dem Netz, indem sie die vom Transformator verbrauchte Blindenergie kompensiert. Nach Auswahl des Kondensators sank der Strom von 30 auf 16 mA. Der Sensor mit Thermistor RK1 kann in einem Abstand (10 m oder mehr) von der Elektronikeinheit angebracht werden. In diesem Fall erfolgt die Verbindung mit einem geschirmten Draht isoliert. Der Thermistor RK1 muss durch freien Luftzugang vor mechanischer Beschädigung geschützt werden.

Die Leistung der Heizung (Klimaanlage) gemäß dem Diagramm in Abb. 1, sollte 2,2 kW nicht überschreiten, kann aber leicht auf 5,5 kW erhöht werden, indem anstelle von zwei Triacs VD3, VL4 Typ KU202N Triac TS 1 22-25-6 verwendet wird, wie in Abb. 2 gezeigt. In diesem Fall wird eine Sekundärwicklung des Impulstransformators T1 verwendet. Der Kondensator C8 ermöglicht das Einschalten des Triacs ohne sorgfältige Auswahl seiner Parameter. Je nach Lastleistung müssen Trinistoren (Triac) auf Kühlkörpern mit einer Rate von 60 cm pro 1 kW Last installiert werden.

Bei Verwendung eines Thermostats für einen Inkubator werden die Widerstände R5-R10 und der Schalter SA1 nicht verwendet, und der Widerstand R4 wird durch einen 15-kΩ-Widerstand ersetzt und mit dem Gehäuse verbunden. Die Temperatur von 37,5°C wird durch den Widerstand R3 eingestellt.

Bei Verwendung eines Temperaturstabilisators für ein Gemüselager wird der Widerstand R4 durch einen 75-kΩ-Widerstand ersetzt und mit dem Gehäuse verbunden. Die Temperatur 2...4°C wird auch durch den Widerstand R3 eingestellt.

Wenn im Temperaturbereich von 0 bis 100 ° C ein Temperaturstabilisator verwendet werden muss, muss der Widerstand R1 durch einen 5,1-kΩ-Widerstand und der Widerstand R3 durch einen 100-kΩ-Widerstand ersetzt werden. Der Ausgang des Widerstands R4, der zum Schalter SA1 führt, ist mit dem Gehäuse verbunden.

Die meisten Teile des Wärmestabilisators sind auf einer Leiterplatte aus 2 mm dicker Glasfaserfolie montiert. Die Position der Teile ist nicht kritisch. Der Impulstransformator T1 ist auf einen Ring mit den Abmessungen 20x12x6 mm aus Ferrit 2000NM gewickelt. Alle drei Wicklungen sind gleich und enthalten 50 Windungen LESHD 7x0,07 Litze, die durch PEL-SHO 0,17 Draht ersetzt werden kann. Bei der Herstellung des Transformators müssen die Wicklungen und Anschlüsse zuverlässig isoliert werden. Der Isolationswiderstand zwischen den Wicklungen muss mindestens 0,5 MΩ betragen, gemessen mit einem 500-V-Megger (PUE S. 1.8.34).

Das Gerät verwendet Festwiderstände vom Typ MLT, Variablen - SPZ-1a, Kondensatoren vom Typ KM (C2-C8) und K52-1 (C1-C6).

Komparator K521SAZ kann durch K554SAZ ersetzt werden. Der Transistor VT1 Typ KT31 5B kann mit einem anderen Buchstabenindex oder einer der Serien KT301, KT312, KT3102 verwendet werden. Anstelle der Transistoren VT2 und VT3 können die Transistoren KT608 verwendet werden. Die VD2-Diodenbaugruppe kann durch KD1 05-Dioden usw. ersetzt werden. Anstelle von VD3-VD5-Dioden können KD509A-Dioden verwendet werden. LEDs können auch durch andere ersetzt werden. Als Schalter SA1 wird ein kleiner Schalter des PM-Typs verwendet, aber ein anderer Typ kann verwendet werden, beispielsweise P2K. Als Schalter SA2 wurde ein Kippschalter vom Typ MTD-1 verwendet.

Bei der Installation eines Impulstransformators müssen die Anfänge und Enden der Wicklungen korrekt angeschlossen werden, da sie sonst ausgetauscht werden müssen.

Ein korrekt montierter Hitzestabilisator beginnt sofort zu wirken. In einigen Fällen kann es aufgrund der Streuung der Werte des Thermistors RK1 erforderlich sein, die Widerstände R5-R10 auszuwählen, um die genaue Festtemperatur mit dem Schalter SA1 einzustellen.

Literatur

1. AbramovS. Temperaturregler für einen Inkubator//Verhältnis. -2002. - Nr. 9. -S.40-41.
2. Belyakov A. Einfacher Thermostat//Radio. - / 989. -№3. -S.31.
3. Kiselev A. Thermostabilisator mit digitaler Anzeige//Radio. - 1994. - Nr. 6. - S.26-28.

Autor: V. Yu. Petrovsky, Tschernihiw; Veröffentlichung: radioradar.net

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