Termosztát elektromos kazánhoz

A fűtőrendszer egyszerű és megbízható hőmérsékletszabályozó áramkörének leírása.

Az orosz tél kemény és hideg, és mindenki tud róla. Ezért a helyiségeket, ahol az emberek találhatók, fel kell fűteni. A leggyakoribb a központi fűtés vagy az egyedi gázkazánok.

Gyakran előfordulnak olyan helyzetek, amikor sem egyik, sem a másik nem áll rendelkezésre: például egy tiszta mezőben van egy kis helyiség egy vízellátó szivattyúállomásnál, és ott a sofőr szolgálatban van éjjel-nappal. Lehet őrtorony vagy külön helyiség egy nagy lakatlan épületben. Sok ilyen példa létezik.

Mindezen esetekben meg kell szervezni a fűtést villamos energiával. Ha a szoba kicsi, akkor ezt megteheti egy háztartási használatra szánt hagyományos olajjal töltött elektromos radiátorral. Nagyobb helyiségben, amelynek területe kb. 15 - 20 négyzetméter, a vízmelegítést rendszerint csövekből hegesztett radiátorral kell elvégezni, amelyet gyakran regiszternek hívnak.

Ha hagyja, hogy a dolgok önmagukban menjenek, és ne figyeljék a víz hőmérsékletét, akkor előbb vagy utóbb az egyszerűen felforral, és az eset mindent meghibásodhat. elektromos kazánElőször is, a fűtőelem. Az ilyen szerencsétlen esemény elkerülése érdekében a fűtési hőmérsékletet termosztát szabályozza.

Ebben a cikkben javasoljuk az ilyen eszközök egyik lehetséges lehetőségét. Természetesen ez a tél már elfogy, de nem szabad elfelejteni, hogy a szánkókat a legjobb nyáron készíteni.

Funkcionálisan az eszközt több csomópontra lehet felosztani: maga a hőmérséklet-érzékelő, összehasonlító eszköz (komparátor) és egy terhelésvezérlő berendezést. Az alábbiakban az egyes alkatrészek leírását, rajzát és működési elvét ismertetjük.

Hőmérséklet-érzékelő

A leírt kivitel sajátossága, hogy hőmérsékleti érzékelőként használják hagyományos bipoláris tranzisztor, amely lehetővé teszi a keresés és vásárlás elhagyását termisztor vagy különféle típusú érzékelők, például TCM.

Egy ilyen érzékelő működése azon a tényen alapul, hogy a tranzisztorok paraméterei, mint minden félvezető eszköz, nagymértékben függnek a környezeti hőmérséklettől. Mindenekelőtt ez a kollektor fordított árama, amely a hőmérséklet emelkedésével növekszik, ami befolyásolja például az erősítési szakaszok működését. Működési pontjuk eltolódik úgy, hogy jelentős jel torzuljon, és a jövőben a tranzisztor egyszerűen nem reagál a bemeneti jelre.

Ez a helyzet elsősorban a fix alapáramú áramkörökben rejlik. Ezért olyan visszacsatoló elemekkel ellátott tranzisztor kaszkádáramköröket használunk, amelyek stabilizálják a kaszkád egészét, és csökkentik a hőmérsékletnek a tranzisztor működésére gyakorolt ​​hatását.

Ez a hőmérsékleti függőség nem csak a tranzisztorok, hanem a diódák esetében is megfigyelhető. Ennek ellenőrzéséhez digitális multiméter segítségével elegendő, ha bármely dióda előre irányba „csenget”. Jellemzően a készülék 700-hoz közeli számot fog mutatni. Ez csak egy közvetlen feszültségcsökkenés a nyitott diódán, amelyet az eszköz millivoltban jelenít meg. Szilícium-diódáknál, amelyek hőmérséklete 25 Celsius fok, ez a paraméter körülbelül 700 mV, a germánium diódák esetében pedig körülbelül 300.

Ha ezt a diódát enyhén felmelegítjük, legalább forrasztópáka segítségével, akkor ez az érték fokozatosan csökken, ezért úgy gondoljuk, hogy a diódák feszültségének hőmérsékleti együtthatója -2mV / fok. A mínuszjel ebben az esetben azt jelzi, hogy a hőmérséklet emelkedésével a dióda előremenő feszültsége csökken.

Ez a függőség lehetővé teszi a diódák hőmérséklet-érzékelőként történő használatát is.Ha a tranzisztor átmenetileg ugyanazzal az eszközzel „gyűrűdik”, az eredmények nagyon hasonlóak lesznek, ezért a tranzisztorokat gyakran hőmérséklet-érzékelőkként használják.

Esetünkben a teljes hőmérséklet-szabályozó működése pontosan ezen a kaszkád „negatív” tulajdonságán alapszik, rögzített alapárammal. A hőmérséklet-szabályozó áramköre az 1. ábrán látható.

1. ábra: A termosztát sémája (a képre kattintva a séma nagyobb méretben nyílik meg).

A hőmérséklet-érzékelőt a VT1 típusú KT835B tranzisztorra szereljük. Ennek a kaszkádnak a terhelése az R1 ellenállás és az R2, R3 ellenállások beállítva DC tranzisztor üzemmód. A rögzített előfeszítést, amelyet már fentebb említettünk, az R3 ellenállás úgy állítja be, hogy a tranzisztor emitterének feszültsége szobahőmérsékleten körülbelül 6,8 V legyen. Ezért csillag (*) van jelen az ellenállás jelzésében az áramkörben. Itt nem kell különös pontosságot elérni, ha csak ez a feszültség nem sokkal kevesebb vagy annál nagyobb. A méréseket a tranzisztor kollektorához viszonyítva kell elvégezni, amely az áramforrás közös vezetékéhez van csatlakoztatva.

A KT835B p-n-p szerkezet tranzisztorát nem véletlenszerűen választották meg: kollektorát a tok fémlapjához csatlakoztatják, amelynek nyílása van a tranzisztornak a radiátorhoz történő rögzítéséhez. Ehhez a lyukhoz a tranzisztor egy kis fémlemezhez van rögzítve, amelyhez a vezeték is csatlakozik.

A kapott érzékelőt fémbilincsekkel rögzítik a fűtőcsőhöz. Mivel, mint már említettem, a kollektor az áramforrás közös vezetékéhez van csatlakoztatva, nincs szükség szigetelő tömítés telepítésére a cső és az érzékelő közé, ami egyszerűsíti a kialakítást és javítja a hőérintkezést.

komparátor

A hőmérséklet beállításához a K140UD608 típusú OP1 operációs erősítőn komparátor készül. Az R5 ellenálláson keresztül a VT1 tranzisztor emitterének feszültsége az invertáló bemenetére kerül, az R7 változó ellenállás motorjának feszültsége pedig az R6 ellenálláson keresztül a nem invertáló bemenetre.

Ez a feszültség határozza meg azt a hőmérsékletet, amelyen a teher levál. Az R8, R9 ellenállások beállítják a felső és alsó tartományt az összehasonlító küszöbértékének beállításához, és ezáltal a hőmérséklet-szabályozás korlátainak beállításához. Az R4 ellenállás használata biztosítja az összehasonlító szükséges hiszterézisét.

Terhelésvezérlő eszköz

A terhelésvezérlő készüléket a VT2 tranzisztoron és a Rel1 relén készítik. Itt található a termosztát üzemmódja. Ezek a LED-ek piros színű HL1 és zöld színűek. A piros szín a melegítést, a zöld szín azt jelenti, hogy a beállított hőmérsékletet elérték. A RelD relé tekercsel párhuzamosan csatlakoztatott VD1 dióda megvédi a VT2 tranzisztort az önindukciós feszültségektől, amelyek a Rel1 relé tekercsnél a kikapcsoláskor fellépnek.

A modern kisméretű relék lehetővé teszik a kellően nagy áramok kapcsolását. Az ilyen relékre példa a 2. ábrán látható Tianbo relé.

2. ábra: Tianbo kis méretű relék.

Mint az ábrán látható, a relé lehetővé teszi az áram átkapcsolását 16A-ig, amely lehetővé teszi a 3 kW-os terhelés vezérlését. Ez a maximális terhelés. Az érintkezőcsoport működésének enyhítése érdekében a terhelési teljesítményt 2 ... 2,5 kW-ra kell korlátozni. Az ilyen reléket jelenleg nagyon széles körben használják autó- és háztartási készülékekben, például mosógépekben. Ugyanakkor a relé mérete nem haladja meg a gyufatartó méretét!

A hőmérséklet-szabályozó működése és beállítása

Amint azt a cikk elején elmondták, szobahőmérsékleten a VT1 tranzisztor emitterén a feszültség körülbelül 6,8 V, és 90 ° C-ra hevítve a feszültség 5,99 V-ra csökken. Ilyen kísérletekhez fűtőberendezésként fém lámpaernyővel ellátott asztali lámpa alkalmas. és a hőmérséklet mérésére egy kínai digitális multiméter hőelemmel, például DT838.Ha az összeszerelt eszköz érzékelője a lámpaernyőre van felszerelve, és a lámpa a reléérintkezőn keresztül világít, akkor az összeállított áramkör működését ilyen módon lehet ellenőrizni.

A komparátor úgy működik, hogy ha az invertáló bemenet feszültsége (a hőmérséklet-érzékelő feszültsége) nagyobb, mint a nem invertáló bemenetének feszültsége (a hőmérsékleti alapjel feszültsége), akkor a komparátor kimeneti feszültsége közel áll az áramforrás feszültségéhez, ebben az esetben logikai egységnek nevezik. Ezért a VT2 tranzisztor kapcsoló nyitva van, a relé be van kapcsolva, és a relé érintkezői fűtőelemet tartalmaznak.

A fűtési rendszer felmelegedésekor a VT1 hőmérséklet-érzékelő is felmelegszik. Az emitter feszültsége a hőmérséklet növekedésével csökken, és amikor egyenlővé válik, vagy inkább kissé alacsonyabb lesz, mint az R7 változó ellenállás motorjára telepített feszültség, az összehasonlító logikai nulla állapotba kerül, tehát a tranzisztor zárolva van és a relé ki van kapcsolva.

A fűtőelem kikapcsol és a hűtő elkezdi lehűlni. A VT1 tranzisztor-érzékelő szintén lehűl, és az emitter feszültsége megemelkedik. Amint ez a feszültség meghaladja az R7 ellenállás által beállított értéket, az összehasonlító magas állapotba kerül, a relé bekapcsol, és a folyamat megismétlődik.

Egy kicsit a kijelző áramkör működéséről, pontosabban az elemek céljáról. A piros HL1 LED világít a Rel1 relétekerccsel együtt, és azt jelzi, hogy a fűtési rendszer melegszik. Ebben az időben a VT2 tranzisztor nyitva van, és a HL2 LED a D2 diódán keresztül világít, a zöld fény nem világít.

A beállított hőmérséklet elérésekor a tranzisztor bezárja és kikapcsolja a relét, és ezzel a piros LED-et. Ugyanakkor a zárt tranzisztor már nem képes megkerülni a HL2 LED-et, amely kigyullad. A D2 diódára akkor van szükség, hogy a HL1 LED és vele együtt a relé a HL2 LED-en keresztül ne kapcsoljon be. Bármelyik LED alkalmas, tehát típusát nem határozták meg. D1, D2 diódákként a széles körben használt importált 1N4007 vagy a háztartási KD105B diódák nagyon alkalmasak.

Termosztát tápegység

Az áramkör által fogyasztott energia alacsony, ezért bármilyen kínai gyártású hálózati adaptert tápellátásként használhat, vagy összeállíthat egy stabilizált 12 V-os egyenirányítót. Az áram áramfelvétele nem haladja meg a 200 mA-t, tehát minden olyan transzformátor megfelelő, amelynek teljesítménye nem haladja meg az 5 W-ot, és a kimeneti feszültség 15 ... 17 V.

A tápegység áramköre a 3. ábrán látható. A diódahíd az 1N4007 diódákon is készül, és a feszültségszabályozó +12 V a 7812 típusú integrált stabilizátoron. Az energiafogyasztás kicsi, ezért nem kell a stabilizátort a radiátorra telepíteni.

3. ábra. Termosztát tápegység.

A termosztát kivitele önkényes, az alkatrészek nagy részét nyomtatott áramköri táblára szerelik, jobb, ha az áramellátás is ott van felszerelve. A tranzisztor érzékelőjét árnyékolt kétvezetékes kábellel kötik össze, míg a tranzisztor kollektorát képernyőn keresztül csatlakoztatják.

Kívánatos, hogy a kábel végén, és annak megfelelőjében a táblán legyen egy három érintkezős csatlakozó. Telepíthet egy kis méretű sorkapcsot a táblára is, bár ez kevésbé kényelmes, mint a csatlakozó. Egy ilyen csatlakozás nagyban megkönnyíti az érzékelő és az egész eszköz telepítését a felhasználás helyére.

A kész eszközt műanyag tokba kell helyezni, és az R7 hőmérséklet-beállító ellenállást, valamint a HL1 és HL2 LED-eket be kell helyezni. Sokkal jobb, ha ezeket az alkatrészeket is forrasztják a táblán, és nekik furatokat készítenek.

Az áramellátó hálózathoz és a fűtőberendezéshez a sorkapocson keresztül kell csatlakozni, amelyet a műanyag tok belsejében kell rögzíteni. Az egész eszköz egészének védelme érdekében a csatlakoztatást a PUE szerint kell elvégezni, védőberendezéssel.

Ezek közül a termosztátok közül többet elkészítettek, és mindegyikük elfogadható hőmérsékleti pontosságot, valamint nagyon magas megbízhatóságot mutatott, mivel az áramkör ilyen egyszerűségével valójában semmi sem szakadhat meg.

Boris Aladyshkin