Elektronikus termosztát olajhűtőhöz

Egy cikk az olajfűtő radiátor mechanikus hőmérséklet-szabályozójának cseréjéről.

A mindennapi életben gyakran fűtőolaj-radiátorokat kell használni. Általános szabály, hogy ezek a napok ősszel fordulnak elő, amikor már nagyon hideg van a szabadban, és a közművek nem sietnek bekapcsolni az apartmanok központi fűtését. Ezek a radiátorok nem égetnek levegő oxigént, ellentétben más típusú fűtőelektromos készülékekkel.

Az ilyen radiátorok fűtési hőmérsékletét egy elektromechanikus szabályozóval állítják be, amelynek alapja egy bimetall lemez - ez vezérli a mechanikus érintkező működését. Ez az érintkező a beállított hőmérséklet elérésekor kikapcsolja a fűtőkészüléket.

Amikor egy ilyen szabályozó használhatatlanná válik, az esetek szinte száz százalékában nem javítható. Lehetetlenné válik a hűtő használata hőmérsékletszabályozó nélkül: vagy periodikusan kell manuálisan bekapcsolnia - kapcsolja ki, vagy üljön és várjon, amíg tüzet okoz. Az ebben a cikkben ismertetett félvezető hőmérséklet-szabályozó segít megszabadulni ettől a helyzettől.

Félvezető hőmérséklet-érzékelők

A vezérlő megkülönböztető jellemzője, hogy nem igényel hőmérsékleti kalibrálást, mivel az LM335AZ érzékelőt használja, amelyet a gyártó már a gyártásakor kalibrált.

Többféle kalibrált hőmérséklet-érzékelő létezik, például DS1621, DS1820 és mások. Ezek az érzékelők digitális formában szolgáltatják a hőmérséklet-leolvasást, tehát a mérési eredmény csak rendelkezésre áll mikrovezérlő eszközökprogramozást igényelnek.

Analóg hőmérséklet-érzékelő LM335AZ

Az LM335AZ érzékelő a mérési eredményt adja meg analóg forma (feszültség), amelyhez nincs szükség mikrovezérlők és íróprogramok használatára. Elég egy egyszerű áramkört összeállítani, és az eszköz a tervek szerint működni fog. A leírt hőmérsékletszabályozó vázlata az 1. ábrán látható.

1. ábra. Az olajhűtő termosztátja.

A működési elv szerint az LM335AZ egy félvezetővel vezérelt zener-dióda egyik fajtája, amelynek stabilizációs feszültsége a környezeti hőmérséklettől függ. Ez a tulajdonság szigorúan szabványosítva és 10 mV / ° C-ot ér el. Ebben az esetben a feszültség hőmérsékleti együtthatója (TKN) pozitív, vagyis ha a hőmérsékletet minden fokkal növelik, az ilyen érzékelő kimeneti feszültsége 10 mV-val növekszik.

A gyártó garantálja, hogy ha a hőmérséklet -40 ... + 100 ° C-on változik, az érzékelő karakterisztikája lineáris, és a hiba nem haladja meg a ± 1 ° C-ot. Ez a pontosság elég ahhoz, hogy a fűtőberendezés hőmérsékletét szabályozni lehessen. Külön kell megjegyezni, hogy ezeket a paramétereket a zener-diódán átáramló árammal kell elérni 0,45 ... 5,0 mA szinten.

Az LM335AZ érzékelőket a Kelvin hőmérsékleti skálán kalibrálják. Ahhoz, hogy a hőmérsékletet a mindannyiunk számára is ismert Celsius-fokból átvihessük, a következő képletet kell használnunk: t ° K = 273 + t ° C. Tekintettel az érzékelő fent említett 10 mV / ° C hőmérsékleti együtthatójára, a kimeneti feszültség millivoltban tízszer nagyobb lesz, mint a mért érték fokban.

Egy egyszerű példa: ha szobánkban a fali hőmérő 25 fokot mutat, akkor az LM335AZ érzékelő kimeneti feszültsége (273 + 25) * 10 = 2980 mV vagy 2,98 V. Ez könnyen kiszámítható, ha az olajhűtőt 70 ° C-ra hevítik. az LM335AZ érzékelő kimeneti feszültsége (273 + 70) * 10 = 3430 mV vagy 3,43 V. Kiderül, hogy egy termosztát létrehozásához meg kell mérni a feszültséget az érzékelő kimenetén és összehasonlítani azt a referenciafeszültséggel, amely beállítja a fűtési hőmérsékletet.

Az érzékelő ilyen részletes mérlegelése után folytathatjuk a termosztát áramköri rajzának leírását, amely kis számú alkatrészt tartalmaz, egyszerűen előállítható és szinte nem igényel beállítást.

Termosztát tápegység

A hőmérséklet-szabályozó tápegységét a közismert séma szerint összeszereljük egy lehűtési kondenzátorral. A diagramban ez C1. Ezzel párhuzamosan egy R1 ellenállást telepítenek, amelyen keresztül a fenti kondenzátor kisül, miután az eszközt leválasztották a hálózatról.

Mindenekelőtt erre a kisülésre szükség van egy hőmérsékletszabályozó felállításakor és gyártásakor. - El kell ismernie, hogy nem túl kellemes az áramütések fogadása, amikor a felejtés miatt a hálózati feszültségre feltöltött kondenzátort bekapcsolják.

Az R2 ellenállás csökkenti a behatolási áramot, amikor csatlakozik a hálózathoz, és vészhelyzetben biztosítékként működik. Teljesítményének legalább 1 wattnak kell lennie. Kisebb kapacitások esetén ez az ellenállás akkor ég ki, mert az ellenálló réteg még teljesen működőképes eszközzel is megsemmisül.

A híd által a VD2 Zener dióda által helyesbített feszültséget 12 V-ra korlátozzák, és a C4 kondenzátor kiegyenlíti hullámait. A C6 kondenzátort úgy tervezték, hogy kiegyenlítse a hálózatból származó impulzusos és nagyfrekvenciás zavarokat. A chip tápfeszültsége 12 V - komparátor, HL1, HL2 jelzőfények és U1 LED-es triac optocsatoló.

A második stabilizációs stádiumot egy integrált 78L05 stabilizátoron hajtják végre, amelynek +5 V kimeneti feszültsége van. Ezt a feszültséget a hőmérséklet-érzékelő táplálására és referencia-feszültség elérésére használják a komparátor bemenetén. A teljes eszköz egészének stabilitása e feszültség stabilitásától függ.

A VK1 hőmérséklet-érzékelő az R3 ellenálláson keresztül táplálja az DA2 stabilizátort. Az R4, C2, R5 zajcsökkentő szűrőn keresztül az érzékelőből származó feszültséget a DA1.1 komparátor (inverter) 3 nem invertáló bemenetére kell továbbítani.

A komparátor 2 invertáló bemenetére egy referenciafeszültséget is táplálunk egy R14, C3, R6 interferenciacsökkentő szűrőn keresztül, amely beállítja a fűtési hőmérsékletet.

Az eszköz üzembe helyezéséhez az a feszültség kerül beállításra, amelyet az érzékelő a beállított maximális hőmérsékleten ad ki az R15 ellenállás bal oldali kimeneti áramkörén az R15 hangoló ellenállás segítségével. Ha a melegítést 70 ° C-ra korlátozzuk, akkor a Kelvin-skála szerint ez 343 ° K-nak felel meg, tehát az érzékelő feszültsége 3, 43 V lesz. Például 80 ° C, 3,53 V hőmérsékleten.

A tartomány alsó vége szerint a feszültséget a jobb oldalon az R17 ellenállás kimeneti áramköre szerint kell beállítani. Ezt a beállítást az R18 ellenállás kiválasztásával lehet elvégezni. Az R17 ellenállás szintén nem megfelelő névérték alatt lehet, amint az az ábrán látható. Figyelembe véve, hogy 0 ° C-on (ami 273 ° K-nak felel meg) az érzékelő feszültsége 2,73 V, az R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 arányt használhatjuk ezen ellenállások értékének hozzávetőleges kiszámításához. A 73. ábrán látható, amelyből bármilyen ellenállás ellenállása könnyen kiszámítható.

Az áramkör működésének elve

Néhány szó az áramkör működéséről. A hőmérséklet-érzékelő feszültsége a 3 komparátor nem invertáló bemenetére kerül. Az R17 ellenállásmotor feszültsége a 2 invertáló bemenetre kerül. Miközben a nem invertáló bemenet feszültsége nagyobb, mint az invertáló bemenetnél, az összehasonlító kimeneti tranzisztorja nyitva van, tehát az U1 triac optocsatoló LED-je világít. Az optocsatoló nyitott állapotának jelzésére a piros HL1 LED-et kell használni. Viszont nyitva is triac VS1 és a fűtés csatlakoztatva.

A radiátor felmelegedésekor a VK1 érzékelő kimeneti feszültsége növekszik. Amint ez a feszültség meghaladja az invertáló bemenet feszültségét, az összehasonlító kimeneti tranzisztor bezáródik, és az optocsatoló LED-je kialszik - a terhelés kialszik.

Miután a hűtő kissé lehűlt, a fűtési ciklust megismételjük.Mennyire hűt a hűtő a komparátor hiszterézis hurkjának szélessége miatt, ami az R7 ellenállás ellenállásától függ. A C5 kondenzátor megakadályozza, hogy a komparátor nagy frekvencián gerjesszen.

Az LM2903N két összehasonlítót tartalmaz. Ezért lehetőség van egy indikátor felszerelésére a második komparátorra, jelezve, hogy a fűtés befejeződött, és hogy van-e feszültség a hálózatban. Ez a kijelző a DA1.2-en van felszerelve és a zöld HL1 LED-en világít, amely kigyullad, amikor a fűtőkészüléket kikapcsolják.

Néhány szó a részletekről. Az R9, R12 ellenállásokat úgy tervezték, hogy biztosítsák az optocsatoló fotoelektromos tranzisztorok üzemmódjait, az R8, C9 lánc pedig az, hogy elnyomja a VS1 triac feszültség-túlfeszültségét. Az ábrán látható importált triac sikeresen helyettesíthető a hazai TS 112-16 vagy TS 125-22 termékkel. Ilyen triákkal 2,5 kW-os terhelés váltható ki. Telepítésükhöz szükségük van egy kis hűtőre, ahonnan a triacot csillámmal vagy kerámia tömítéssel kell elkülöníteni.

A szabályozó kialakítása önkényes: ha az olajhűtő kialakítása megengedi, akkor azt be lehet szerelni. Termosztátot is készíthet különálló egység formájában. Ebben az esetben természetesen valamilyen rekeszbe kell helyeznie. A ház külső részén a HL1, HL2 LED-eknek és az R17 változó ellenállás fogantyújának kell megjelenniük, amellyel bizonyos mértékig beállítható a fűtési hőmérséklet. A HL1, HL2 LED bármilyen típusú lehet, míg a HL1 zöld és a HL2 piros.

Az eszközt nyomtatott áramköri kártyán gyártják, amelynek lehetséges változatát a 2. ábra mutatja.

2. ábra. Termosztát áramköri lap.

A táblára történő telepítéshez a következő típusú alkatrészeket használták: K50-35 háztartási vagy importált háztartási oxidkondenzátorok, K73-17 típusú C1 és C9 filmkondenzátorok, a fennmaradó kis méretű kerámia kondenzátorok. Az oxidkondenzátorok megengedett hőmérséklete legalább +105 ° C legyen, amit a kondenzátorokon megjelöltek.

MLT 0,125 típusú fix ellenállások vagy importáltak. Az R1 típusú trimmer ellenállás vagy СП5-28Б vagy egy másik multi-turn - ennek segítségével a fűtés felső határát pontosabban lehet beállítani.

Változtatható ellenállás, R17 vezeték, PPB-3V típusú. Ennek célja a fűtési hőmérséklet beállítása. A legjobb az ellenállást a régi elektromechanikus szabályozó helyére telepíteni.

Az LM335AZ hőmérséklet-érzékelőt, ha a hűtő kialakítása lehetővé teszi, arra a helyre kell felszerelni, ahol az elektromechanikus érzékelőt korábban telepítették. Ebben az esetben a régi érzékelőt természetesen el kell távolítani. Az érzékelő és a nyomtatott áramköri kártya csatlakoztatása legjobban csavart vezetékpárral történik. Ez jelentősen csökkenti az interferencia hatását az egész eszköz egészére.

Ha a szabályozót külön egységként tervezik, a HL1, HL2 LED-ek közvetlenül a táblára vannak felszerelve. És ha a táblát el lehet rejteni a fűtés belsejében, akkor a LED-ek beszereléséhez lyukakat kell fúrnia a fűtőtest testében. A LED-eket ebben az esetben a szigetelő lemezre, például üvegszálra vagy getinakkra kell helyezni.

Az eszköz beállítása egyszerű. Mindenekelőtt ellenőriznie kell, hogy a telepítés megfelel-e a tervnek, és nincs-e hiba a táblán lévő pályák rövidzárlatának vagy törésének formájában. Ezután ellenőrizze, hogy +12 V feszültség van-e a VD1 Zener dióda és +5 V feszültség a DA2 stabilizátor kimenetén.

Ezeket az ellenőrzéseket követően az R15 vágóellenállással állítsa be az 3,47 V feszültséget az R17 változó ellenállás bal oldali kimeneti áramkörén. Az R17 változó ellenállás elforgatásával ellenőrizheti a szabályozó megfelelő működését. Ebben az esetben figyeljen a LED-jelzőkre.

Minden mérést a C4 kondenzátor negatív kivezetésével szemben kell elvégezni digitális multiméter használatávalírja be például a DT838 vagy hasonlót.

Ne felejtsük el, hogy a kialakításnak nincs galvanikus szigetelése az elektromos hálózattól. Ezért óvatosnak és óvatosnak kell lennie, és a legjobb, ha egy leválasztó transzformátort használ. De egy ilyen transzformátor teljesítménye nem elegendő az olajhűtő táplálásához, tehát az üzembe helyezés idejére (amíg minden az asztalon elérhető és elérhető) a fűtőelemet egy hagyományos, 25 ... 100 watt teljesítményű izzóval helyettesítheti.

A hőmérséklet-érzékelő a beállítási folyamat során melegíthető egyszerűen egy forrasztópáccal vagy az említett lámpával. Ebben az esetben a jelzőlámpa kialszik, amikor a beállított hőmérsékletet eléri, és az érzékelő bizonyos hűtése után felgyullad. Az érzékelő hűtési foka a komparátor hiszterézisétől függ, amint azt fentebb leírtuk.

Boris Aladyshkin