Сергей-78
Постов: 6050
U |
Описание схемы от автора.
Терморегулятор, простой, надежный, дешевый, позволяющий устанавливать элементы с большим разбросом параметров, в основном больше предназначен для выведения различных домашних птиц, хотя, как показала жизнь, используется он и для других целей. Проверен многократно на практике - несколько лет назад автором их было изготовлено несколько сотен штук, может кому-то он поможет заработать деньги. Требования к терморегулятору весьма противоречивые: он должен быть недорогим, надежным, обеспечивать высокую точность, коммутировать большую мощность и допускать варианты замены элементов. Основной частью терморегулятора, как правило, является датчик температуры: терморезистор, обычные кремниевые диоды и транзисторы. Терморезисторы имеют достаточно большое изменение сопротивления на градус Цельсия, но, к сожалению, им свойственна существенная нелинейность. Если терморегулятор не предназначен для текущего измерения температуры, то этот недостаток несущественен, так как для пороговых регуляторов нелинейность задается не так часто и, как правило, по контрольному термометру. В полупроводниковых датчиках используется свойство р-n перехода изменять падение напряжения на 2,5...3 мВ/°С. Эта величина небольшая, поэтому приходится использовать компараторы или ОУ с большим коэффициентом усиления, но он больше подвержен действию наводок. Самым надежным в схеме терморегулятора (см. рисунок) является симистор ТС 106-10 от 4 класса и выше. При установке проверяйте симисторы отдельно, особенно на максимальное напряжение, так как брак, в зависимости от партии, составляет более 10% (симисторы ТС112, ТС125 оказались более качественными). При установке ТС106 следует помнить, что у них может быть разная цоколевка выводов управления - катод. В данной схеме применена импортная микросхема LM358 - это сдвоенный ОУ средней точности в 8-выводном корпусе. Один ОУ используется в качестве компаратора (сравнивает напряжение на терморезисторе с напряжением, задаваемым переменным резистором R1). Второй ОУ включен по схеме автогенератора, который включается и выключается напряжением с компаратора. Когда генератор работает, импульсы с него через дифференцирующую цепочку C4R9 подаются на базу транзистора VT1, включенного по схеме с ОЭ, и затем с резистора R10 - на управляющий вывод симистора. Для разного типа симисторов существует собственное соотношение параметров тока и длительности импульсов управления. Номиналы дифференцирующей цепи и резистора в цепи коллектора VT1 указаны для ТС 106. Конденсатор, включенный параллельно аноду-катоду симистора VS1, необходим для снижения уровня помех, а также при работе на индуктивную нагрузку, например, двигатель, пускатель и т.п. Конденсатор можно не ставить, если его нагрузкой является активное сопротивление. Резистор R4 в цепи компаратора, задающий гистерезис, также можно не ставить, но тогда будет отсутствовать фиксирование включенного и выключенного состояния нагрузки. Если его сопротивление меньше 1,2 МОм, то ухудшается точность поддержания температуры. Питание схемы осуществляется через балластный конденсатор (предохраняет стабилитрон от "сгорания") без ограничительного резистора. Из общего количества собранных терморегуляторов у меня было два случая сгорания стабилитронов, но как потом выяснилось, были пробиты балластные конденсаторы. Теперь о замене элементов. Для того чтобы не перегружать блок питания, терморезисторы, практически любые, должны быть не очень маленькой величины, иначе необходимо увеличить емкость балластного конденсатора. Номинал резистора R2, включенного последовательно с терморезистором, лучше выбирать той же величины, что и терморезистор. Это позволит применять терморегулятор в широком диапазоне температур. В схеме можно использовать и р-n переход. Я соединял последовательно три диода КД521 и резистор сопротивлением 10 кОм, но, по сравнению со схемой с терморезистором, точность и надежность работы ухудшились. Переменный резистор R1 выбирают любого номинала, но не очень маленького, чтобы не перегружать БП. Для удобства можно установить их два: для грубой и точной установки температуры. Я выбрал многооборотный резистор, используемый в телевизоре в СВПЧ-5. Транзистор VT1 можно заменить на любой с током коллектора больше 0,15 А, например КТ3117, КТ815 и т.п. Конденсаторы CI, C5 типа К73-17. Может возникнуть вопрос: почему использована импортная микросхема? Во-первых, микросхема относительно недорогая, в розницу ее можно купить за 8руб. и меньше, во-вторых, она обладает достаточно стабильными параметрами коэффициента усиления и термостабильности. Мне приходилось сталкиваться с отечественным аналогом, к сожалению, стабильность его параметров оставляла желать лучшего. Если кто-то все же решит сэкономить, советую использовать микросхему 157УД2, но ее корпус имеет 14 выводов, поэтому изготовление платы будет стоить дороже. Перед установкой проверьте ее на работоспособность. Стабилитрон можно использовать любой с напряжением стабилизации 7... 15 В, но обязательно в металлическом корпусе, можно два последовательно соединенных. Терморезистор помещен в кембрик и соединен с терморегулятором куском ленточного двухжильного кабеля длиной около 2 м. Симистор можно установить на плате или на отдельном радиаторе, площадь которого зависит от коммутируемой мощности (до 200 Вт радиатор не нужен). При необходимости терморегулятор можно сделать гальванически развязанным с сетью, установив сетевой БП с необходимым напряжением, а в цепь коллектора транзистора включить импульсный трансформатор, исключив резистор R10. Терморегулятор имеет точность от ±0,1 °С до ±0,3°С, в зависимости от используемых терморезисторов и разброса параметров элементов, что вполне достаточно для подавляющего большинства случаев. Были проверены схемы терморегуляторов, собранные на логических элементах серии 561. К сожалению, у них точность поддержания температуры была хуже (от ±0,5°С и больше). Это связано с различным порогом срабатывания конкретной микросхемы, а также его сильной зависимостью от напряжения питания. Диапазон изменения температуры терморегулятора "на логике", в сравнении с ОУ, минимум в 2 раза меньше, а резистор установки температуры приходится подбирать в зависимости от установленного резистора. На мой взгляд, все это говорит о правильности схемного решения.
|
