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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Automatisches Temperaturerhaltungssystem. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren Bei der Wartung einzelner Gemüselager auf Balkonen in der kalten Jahreszeit sowie zur Aufrechterhaltung der Temperatur von Aquarien, Gewächshäusern und Wohngebäuden ist eine automatische Temperaturerhaltung erforderlich. Die Elektroheizung kann auch als ergänzende, korrigierende Heizung neben anderen Heizarten, beispielsweise in einem Gewächshaus, eingesetzt werden. In automatischen Temperaturerhaltungsgeräten werden im Heizleistungssteuerkreis entweder Kontaktgeräte (Relais) oder berührungslose Geräte (Thyristoren) verwendet. Es ist vorzuziehen, Thyristorschalter zu verwenden, da diese zuverlässiger sind. Zur Steuerung von Thyristoren werden sie häufig als die am besten zugänglichen Thyristor-Steuerschaltungen verwendet, die auf einem Analogon eines Unijunction-Transistors basieren.
Diese Schaltung (Abb. 1a) ist auf zwei Bipolartransistoren mit NPN- und PNP-Leitfähigkeit (VT2, VT3) aufgebaut. Diese Schaltung führt eine Phasenimpulssteuerung des Thyristors durch und stellt sicher, dass sich der Zeitpunkt des Einschaltens des Thyristors auf einen beliebigen Punkt in der Halbwelle der Netzspannung verschiebt (Abb. 1, b). Der Steuerstrom zum Einschalten des Thyristors wird vom Speicherkondensator C1 bereitgestellt, der zwischen dem Emitter des Transistors VT2 und dem gemeinsamen Draht angeschlossen ist. Die im Kondensator gespeicherte Energie ist zu Beginn der Halbwelle nahe Null und nimmt während der Halbwelle zu. Der Moment, in dem sich der Kondensator über die Steuerelektrode des Thyristors zu entladen beginnt, bestimmt die Spannung an der Basis dieses Transistors, die vom Steuerkreis geliefert wird. Durch die Reduzierung dieser Spannung rückt der Öffnungszeitpunkt des Thyristors näher an den Beginn der Halbwelle. Und bei einer bestimmten niedrigen Steuerspannung öffnet der Thyristor nicht, da in der Zeit ab Beginn der Halbwelle noch nicht genügend Energie zum Entsperren des Thyristors auf dem Speicherkondensator gespeichert wurde. Dieses Schema ermöglicht eine gute automatische Temperaturregelung im Volumen durch kontinuierliche Erwärmung. Für die anfängliche Erwärmung des Volumens, wenn die Temperatur stark absinkt, liefert der Steuerkreis jedoch basierend auf dem Zustand des Temperatursensors eine sehr niedrige Steuerspannung, der Thyristor wird nicht entsperrt und das Volumen wird nicht erwärmt. Somit sorgt eine einfache Thyristor-Steuerschaltung, die auf einem Analogon eines Unijunction-Transistors basiert, nicht für eine automatische Erwärmung des Volumens von einer Temperatur, die im Vergleich zur erforderlichen Temperatur deutlich reduziert ist. Diese Situation ist für uns nicht akzeptabel, wenn der Strom vorübergehend ausfällt. Ein einfaches Schema zur automatischen Temperaturregelung in einem Volumen, das diesen Nachteil nicht aufweist, ist in Abb. 2 dargestellt. Die Schaltung sorgt für eine Amplitudensteuerung zum Einschalten des Thyristors und schaltet das Heizelement im Volumen von jeder niedrigen Temperatur für eine gewisse Zeit ein, bis die Temperatur auf die am R2-Temperaturregler eingestellte Temperatur ansteigt. Die Dauer des Heizzyklus wird durch einen Temperatursensor im Volumen R1 gesteuert. Während der anfänglichen Erwärmung des Volumens oder bei längerer Abwesenheit der Erwärmung steigt der Widerstand des Sensors stark an, und wenn der Regler an das Netzwerk angeschlossen ist, hält ihn die auf dem Transistor VT1 basierende Spannung offen. Der Transistor VT2 öffnet und der Thyristor-Einschaltstrom fließt durch den Thyristor-Steuerelektrodenkreis. Der Thyristor schaltet zu Beginn jeder Halbwelle ein. Wenn sich das Volumen erwärmt, verringert sich der Widerstand des Sensors. Wenn das Volumen eine Temperatur erreicht, die der eingestellten Temperatur entspricht, schließen die Transistoren VT1 und VT2. Der Thyristor ist geschlossen. Es erfolgt keine Erwärmung, bis die Temperatur im Volumen auf einen Wert absinkt, der nicht mehr als 1 °C unter dem eingestellten Wert liegt. Danach schaltet sich die Heizung wieder ein. Der eingeschaltete Thyristor umgeht den Steuerkreis und verbraucht keine Energie, wodurch die Leistung des Begrenzungswiderstands R8 reduziert werden kann. Das Leuchten der LED HL2 zeigt an, dass das Gerät mit dem Netzwerk verbunden ist und der Heizkreis funktioniert, während HL1 nicht leuchtet. Das Leuchten von HL1 zeigt eine Erwärmung an, während HL2 erlischt. Die Genauigkeit des Aufrechterhaltens der Temperatur von etwa 1°C ist durchaus akzeptabel. Beim Einrichten der Schaltung müssen Sie den Widerstandswert des Widerstands R6 auswählen und die Skala des Temperatursollwerts R2 anwenden. Um R6 auszuwählen, müssen Sie die Beleuchtungslampe als Last einschalten, den Temperatursensorkreis unterbrechen und durch Reduzierung des Widerstands des Widerstands R6 um 2 kOhm die Lampe bei voller Hitze zum Leuchten bringen. Installieren Sie R6 des empfangenen Werts im Stromkreis. Für verschiedene Instanzen von Thyristoren kann R6 variieren. Um die Sollwertskala anzuwenden, schalten Sie den Widerstand R2 ein, sodass in der äußersten linken Position des Schiebereglers der Schaltkreiswiderstand am größten ist. Legen Sie den Temperatursensor zusammen mit einem Quecksilberthermometer in ein Gefäß mit Wasser und bringen Sie die Temperatur des Wassers (durch Erhitzen oder Hinzufügen von Eis) auf die gewünschte Temperatur am Anfang der Skala. Reduzieren Sie dann den Widerstandswert des Widerstands R3 von 47 kOhm und zünden Sie die Lampe an. Notieren Sie den Wert des Widerstands R3. Bewegen Sie den R2-Motor ganz nach rechts. Notieren Sie beim Erhöhen der Wassertemperatur die Temperatur, bei der die Lampe erlischt. Dies ist die obere Temperatur der Sollwertskala. Zwischenskaleneinteilungen werden entsprechend den erforderlichen Messwerten eines Quecksilberthermometers an der Stelle der Skala in der Nähe der Messuhr angebracht, wo eine leichte Bewegung des Skalengriffs zum Umschalten der Lampe führt. Die Sollwertskala hat einen größeren Temperaturbereich mit einem größeren R2-Wert und umgekehrt. Bei den in Abb. 2 dargestellten Bewertungen liegt der Skalenbereich bei ca. 6°C.
Die Schaltung verwendet: einen Thermistor Typ MMT-1 oder KMT-4, MMT-1 von 1 bis 2 kOhm als Temperatursensor R10; VT1 kann KT315, KT3102 mit einem beliebigen Buchstaben sein; VT2 – Typ KT361, KT3107, KT209, KT313 mit einem beliebigen Buchstaben; Thyristor VS1 - Typ KU201, KU202 K-N; die Brückendioden müssen eine Sperrspannung von mehr als 300 V und einen ausreichenden Durchlassstrom zur Stromversorgung des Heizgeräts haben; LEDs HL1 AL307G, HL2 - AL307B. Wenn die Heizleistung mehr als 100 W beträgt, sollten die Thyristor- und Gleichrichterdioden an den Heizkörpern installiert werden. Der Regler kann auch als Temperaturmesser am Einbauort des Sensors verwendet werden. Drehen Sie dazu den Temperaturregler, so dass eine der LEDs erlischt und die andere aufleuchtet und umgekehrt. In dieser Situation ist der Einstellzeiger auf seiner Skala auf die gemessene Temperatur ausgerichtet. Konstruktiv empfiehlt es sich, den Temperatursensor vor mechanischen Einflüssen zu schützen. Dazu wird der Thermistor in ein Kunststoffrohr gelegt. Der Thermistor Typ MMT-4 muss zunächst aus dem Metallgehäuse entfernt werden. Füllen Sie das Rohr mit Transformatoröl und verschließen Sie es auf beiden Seiten mit dicken Gummistopfen. In einen der Stecker stechen Sie mit einer Nadel zwei Löcher ein, in die Sie zwei dünne Leiter mit Fluorkunststoff-Isolierung einfädeln. Das Heizelement für ein Aquarium hat einen ähnlichen Aufbau. In einem Rohr ausreichender Länge wird eine Kette aus in Reihe geschalteten Dauerwiderständen platziert. Somit besteht eine 50-W-Heizung aus 23 Widerständen von 43 Ohm, 5 W in einem 50 cm langen Rohr. In einer Ölumgebung (und die gesamte Heizung in Wasser) überhitzen die Widerstände nicht. Die Dicke der Rohrwände sollte gering sein. Beim Arbeiten mit der Schaltung sind Sicherheitsregeln zu beachten, da die Schaltungselemente Netzspannung führen. Autor: A. N. Romanenko
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