Elektroninis alyvos aušintuvo termostatas

Straipsnis, kaip pakeisti alyvos šildymo radiatoriaus mechaninį temperatūros reguliatorių.

Gana dažnai kasdieniame gyvenime jūs turite naudoti alyvos radiatorius. Paprastai tokios dienos būna rudenį, kai lauke jau būna gana šalta, o komunalinės paslaugos neskuba įjungti centrinio šildymo butuose. Šie radiatoriai nedegina oro deguonies, skirtingai nuo kitų tipų šildymo elektrinių prietaisų.

Tokių radiatorių šildymo temperatūra nustatoma naudojant elektromechaninį valdiklį, kurio pagrindas yra bimetalinė plokštė - ji kontroliuoja mechaninio kontakto veikimą. Šis kontaktas išjungia šildytuvą, kai pasiekiama nustatyta temperatūra.

Kai toks reguliatorius tampa netinkamas naudoti, beveik šimtu procentų jo negalima pataisyti. Neįmanoma naudoti radiatoriaus be temperatūros reguliatoriaus: arba periodiškai jį reikia įjungti rankiniu būdu - išjungti, arba sėdėti ir laukti, kol įvyks gaisras. Šiame straipsnyje aprašytas puslaidininkio temperatūros reguliatorius padės atsikratyti šios situacijos.

Puslaidininkių temperatūros jutikliai

Skiriamasis šio valdiklio bruožas yra tas, kad jam nereikia kalibruoti temperatūros, nes jis naudoja jutiklį LM335AZ, kalibruojamą jau gaminant.

Yra keletas kalibruotų temperatūros jutiklių tipų, pavyzdžiui, DS1621, DS1820 ir kai kurie kiti. Šie jutikliai pateikia temperatūros rodmenis skaitmenine forma, todėl matavimo rezultatas yra tik prieinamas mikrovaldiklio įtaisaikurie reikalauja programavimo.

Analoginis temperatūros jutiklis LM335AZ

LM335AZ jutiklis pateikia matavimo rezultatą analogine forma (įtampa), kuriam nereikia naudoti mikrovaldiklių ir rašymo programų. Pakanka surinkti paprastą grandinę ir įrenginys veiks kaip numatyta. Aprašyto temperatūros reguliatoriaus schema parodyta 1 paveiksle.

1 pav. Alyvos aušintuvo termostatas.

Pagal veikimo principą, LM335AZ yra viena iš puslaidininkiais valdomų zenerio diodų variantų, kurių stabilizavimo įtampa priklauso nuo aplinkos temperatūros. Ši charakteristika yra griežtai standartizuota ir siekia 10 mV / ° C. Šiuo atveju temperatūros įtampos koeficientas (TKN) yra teigiamas, tai yra, kiekvienam laipsniui padidėjus temperatūrai, tokio jutiklio išėjimo įtampa padidėja 10 mV.

Gamintojas garantuoja, kad kintant temperatūrai -40 ... + 100 ° C ribose, jutiklio charakteristika yra tiesinė, o paklaida yra ne didesnė kaip ± 1 ° C. Tokio tikslumo visiškai pakanka valdyti šildytuvo temperatūrą. Atskirai reikėtų pažymėti, kad tokie parametrai bus pasiekti esant 0,45 ... 5,0 mA srovei per zenerio diodą.

LM335AZ jutikliai kalibruojami pagal Kelvino temperatūros skalę. Norėdami perkelti temperatūrą iš mums visiems pažįstamų Celsijaus laipsnių, turėsime naudoti šią formulę: t ° K = 273 + t ° C. Atsižvelgiant į minėtą jutiklio temperatūros koeficientą 10 mV / ° C, jo išėjimo įtampa milivoltais bus dešimt kartų didesnė už rodmenis laipsniais.

Paprastas pavyzdys: jei mūsų kambaryje sienos termometras rodo 25 laipsnius, tada jutiklio LM335AZ išėjimo įtampa bus (273 + 25) * 10 = 2980 mV arba 2,98 V. Tai lengva apskaičiuoti, jei alyvos aušintuvas įkaista iki 70 ° C. įtampa LM335AZ jutiklio išvestyje bus (273 + 70) * 10 = 3430 mV arba 3,43 V. Pasirodo, kad norint sukurti termostatą, jums tiesiog reikia išmatuoti įtampą jutiklio išvestyje ir palyginti ją su etalonine įtampa, nustatančia šildymo temperatūrą.

Po tokio detalaus jutiklio ištyrimo galime pereiti prie termostato, kuriame yra nedaug dalių, grandinės schemos, kurią paprasta gaminti ir beveik nereikia koreguoti.

Termostato maitinimas

Temperatūros reguliatoriaus maitinimas yra surenkamas pagal gerai žinomą schemą su gesinimo kondensatoriumi. Diagramoje tai yra C1. Lygiagrečiai yra sumontuotas rezistorius R1, per kurį minėtas kondensatorius bus išleistas atjungus įrenginį nuo tinklo.

Labiausiai šio iškrovimo reikia nustatant ir gaminant temperatūros reguliatorių, - jūs turite sutikti, kad nėra labai malonu gauti elektros smūgius, užmiršiant už elektros tinklo įkrautą kondensatorių.

Rezistorius R2 sumažina įsibrovimo srovę, kai jis yra prijungtas prie tinklo, o avarinėse situacijose veikia kaip saugiklis. Jo galia turėtų būti bent 1 vatas. Esant mažesnėms talpoms, šis rezistorius sudega, nes sunaikinamas varžinis sluoksnis net ir visiškai veikiančiame įrenginyje.

Įtampa, kurią tiltas ištaiso naudojant „Zener“ diodą VD2, yra apribota iki 12 V, o kondensatorius C4 išlygina jo virpėjimą. Kondensatorius C6 skirtas išlyginti impulsinius ir aukšto dažnio trikdžius, atsirandančius iš tinklo. Lustui maitinti naudojama 12 V įtampa - lyginamasis, indikatoriniai šviesos diodai HL1, HL2 ir LED triac optooupoleris U1.

Antrasis stabilizavimo etapas atliekamas integruotu stabilizatoriumi 78L05, kurio išėjimo įtampa yra +5 V. Ši įtampa naudojama temperatūros jutikliui maitinti ir referencinei įtampai gauti iš komparatoriaus įėjimo. Viso prietaiso stabilumas priklauso nuo šios įtampos stabilumo.

Temperatūros jutiklis VK1 gauna energiją iš stabilizatoriaus DA2 per rezistorių R3. Įtampa iš jutiklio per triukšmo slopinimo filtrą R4, C2, R5 tiekiama į neinvertuojamąjį lygintuvo (komparatoriaus) DA1.1 įėjimą.

Etaloninė įtampa taip pat yra naudojama lyginamojo įvado 2 įėjimui per trukdžių slopinimo filtrą R14, C3, R6, kuris nustato šildymo temperatūrą.

Įrenginio nustatymas sumažinamas iki įtampos, kurią jutiklis išves maksimalioje nustatytoje temperatūroje, nustatymo, naudojant rezistoriaus R15 kairėje rezistoriaus R17 išėjimo grandinėje. Jei šildymą ribojate iki 70 ° C, tai Kelvino skalėje tai atitinka 343 ° K, taigi jutiklio įtampa bus 3, 43 V. Temperatūroje, pavyzdžiui, 80 ° C, 3,53 V.

Savo ruožtu įtampa pagal apatinį diapazono galą turėtų būti nustatyta dešinėje pusėje pagal rezistoriaus R17 išėjimo grandinę. Šis nustatymas atliekamas pasirenkant rezistorių R18. Rezistorius R17 taip pat gali būti neteisingos nominalios vertės rankose, kaip parodyta diagramoje. Atsižvelgiant į tai, kad esant 0 ° C (tai atitinka 273 ° K) jutiklio įtampa jutiklio išvestyje yra 2,73 V, apytiksliam šių rezistorių verčių apskaičiavimui galite naudoti santykį R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2. 73, iš kurio lengva apskaičiuoti bet kurio rezistoriaus varžą.

Grandinės veikimo principas

Dabar keli žodžiai apie tai, kaip veikia grandinė. Įtampa iš temperatūros jutiklio tiekiama į neinvertuojamąjį komparatoriaus 3 įėjimą. Įtampa iš rezistoriaus variklio R17 tiekiama į invertuojamąjį 2 įėjimą. Nors neinvertuojančio įėjimo įtampa yra didesnė nei invertuojančiojo, komparatoriaus išėjimo tranzistorius yra atviras, todėl triac optooupuliatoriaus U1 šviesos diodas šviečia. Norėdami parodyti atvirą optinio jungiklio būseną, naudojamas raudonas šviesos diodas HL1. Savo ruožtu taip pat atidarykite triakas Prijungtas VS1 ir šildytuvas.

Radiatoriui įšilus, įtampa VK1 jutiklio išėjime padidėja. Kai tik ši įtampa viršija įtampą esant apverstinei įvesties daliai, komparatoriaus išėjimo tranzistorius užsidaro, o optoporiaus lemputė užgęsta - apkrova išsijungs.

Radiatoriui šiek tiek atvėsus, šildymo ciklas vėl bus pakartotas.Kiek atvėsta radiatorius dėl komparatoriaus histerezės kilpos pločio, tai priklauso nuo rezistoriaus R7 varžos. Kondensatorius C5 neleidžia komparatoriui jaudintis esant dideliam dažniui.

LM2903N yra du lygintuvai. Todėl ant antrojo lygintuvo galima surinkti indikatorių, rodantį, kad šildymas baigtas ir kad tinkle yra įtampa. Šis indikatorius surinktas ant DA1.2 ir žalios šviesos diodo HL1, kuris užsidegs išjungus šildytuvą.

Keli žodžiai apie detales. Rezistoriai R9, R12 yra skirti optinio jungiklio fotoelektrinio tranzistoriaus veikimo režimams užtikrinti, o grandinė R8, C9 yra sukurta slopinti įtampos viršįtampius ant triac VS1. Diagramoje pavaizduotą importuotą triuką galima sėkmingai pakeisti vietiniu TS 112-16 arba TS 125-22. Su tokiais triakais galima perjungti apkrovas iki 2,5 kW. Norėdami juos įdiegti, jums reikės mažo radiatoriaus, iš kurio triakas turėtų būti izoliuotas žėručio ar keramikos tarpikliais.

Reguliatoriaus dizainas yra savavališkas: jei alyvos aušintuvo dizainas leidžia, jį galima montuoti viduje. Taip pat galite pagaminti termostatą atskiro bloko pavidalu. Tokiu atveju, be abejo, turėsite sudėti į kažkokį gaubtą. Korpuso išorėje turėtų būti rodomi šviesos diodai HL1, HL2 ir kintamo rezistoriaus R17 rankena, su kuria galite šiek tiek pakoreguoti šildymo temperatūrą. Šviesos diodai HL1, HL2 gali būti bet kokio tipo, o HL1 yra žali, o HL2 - raudoni.

Įrenginys pagamintas ant spausdintinės plokštės, kurios galima versija parodyta 2 paveiksle.

2 paveikslas. Termostato plokštė.

Montuojant ant lentos buvo naudojamos šių tipų dalys: buitiniai oksido kondensatoriai K50-35 arba importuoti, plėveliniai kondensatoriai C1 ir C9 tipo K73-17, likę mažų matmenų keraminiai kondensatoriai. Oksido kondensatorių leistina temperatūra turi būti ne mažesnė kaip +105 ° C, nurodoma ant kondensatorių.

Pastovieji rezistoriai, kurių tipas MLT 0,125 arba importuoti. Žoliapjovės rezistorius R1 tipo СП5-28Б arba kitas daugialypis posūkis - jo pagalba tikslesnė bus nustatyta viršutinė šildymo riba.

Kintamo rezistoriaus R17 laido tipas PPB-3V. Jos tikslas yra nustatyti šildymo temperatūrą. Geriausia šį rezistorių įrengti vietoje senojo elektromechaninio reguliatoriaus.

Temperatūros jutiklis LM335AZ, jei tai leidžia radiatoriaus konstrukcija, turėtų būti montuojamas toje vietoje, kur anksčiau buvo sumontuotas elektromechaninis jutiklis. Tokiu atveju senasis jutiklis, be abejo, turės būti pašalintas. Jutiklį prijungti prie spausdintinės plokštės geriausia naudojant susuktą laidų porą. Tai žymiai sumažins trukdžių poveikį viso prietaiso veikimui.

Kai reguliatorius suprojektuotas kaip atskiras blokas, šviesos diodai HL1, HL2 įrengiami tiesiai ant plokštės. Ir jei plokštė gali būti paslėpta šildytuvo viduje, tada, norėdami įdiegti šviesos diodus, turėsite gręžti skyles šildytuvo korpuse. Patys šviesos diodai tokiu atveju turėtų būti dedami ant izoliacinės medžiagos plokštės, pavyzdžiui, stiklo pluošto ar getinaks.

Nustatyti įrenginį nesunku. Visų pirma, jūs turėtumėte patikrinti, ar įrenginys atitinka schemą ir ar nėra defektų, esančių grandinės takų pavidalu plokštėje ar jų lūžimų. Po to įsitikinkite, kad Zenerio diode VD1 yra +12 V įtampa ir DA2 stabilizatoriaus išvestyje yra +5 V įtampa.

Atlikę šiuos patikrinimus, naudokite apipjaustymo rezistorių R15, kad nustatytumėte 3,43 V įtampą kairiojo kintamojo rezistoriaus R17 išėjimo kontūre. Ar teisingą reguliatoriaus veikimą galite patikrinti sukdami kintamąjį rezistorių R17. Tokiu atveju turėtumėte atkreipti dėmesį į LED indikatorius.

Visi matavimai turi būti atlikti atsižvelgiant į neigiamą kondensatoriaus C4 gnybtą naudojant skaitmeninį multimetrą, pavyzdžiui, įveskite DT838 ar pan.

Nepamirškite, kad dizainas neturi galvaninės izoliacijos nuo elektros tinklo. Todėl turite būti atsargūs ir atsargūs, o geriausia naudoti izoliacinį transformatorių. Bet tokio transformatoriaus galios nepakanka, kad būtų galima įjungti alyvos aušintuvą, todėl eksploatacijos pradžios metu (kol viskas yra ant stalo ir prieinama) šildymo elementą galima pakeisti įprasta lempute, kurios galia yra 25 ... 100 vatų.

Temperatūros jutiklį reguliavimo proceso metu galima pašildyti paprasčiausiai naudojant lituoklį arba ką tik paminėtą lempą. Tokiu atveju kontrolės lemputė užges, kai bus pasiekta nustatyta temperatūra, ir užsidegs po tam tikro jutiklio atvėsimo. Jutiklio aušinimo laipsnis priklauso nuo komparatoriaus histerezės, kaip aprašyta aukščiau.

Borisas Aladyškinas