Termostatas plastikams suvirinti

Paprastos ir patikimos temperatūros reguliatoriaus, skirto plastikams, pavyzdžiui, plastikiniams rėmams, suvirinti, aprašymas.

Termostatai. Skyrimas ir taikymo sritis

Atrodytų paprastas dalykas temperatūros reguliatorius, o pagrindinis jos tikslas yra palaikyti nurodytą temperatūrą. Tačiau yra daugybė technologijų sričių ar tiesiog namų ūkių, kuriuose turėtų būti palaikoma stabili ir gana plati temperatūra.

Pavyzdžiui, gali būti šiltos grindys, akvariumas su auksine žuvele, inkubatorius jaunikliams pašalinti, elektrinis židinys ar katilas vonios kambaryje. Visais šiais atvejais temperatūra turi būti palaikoma skirtinga. Pavyzdžiui, akvariumo žuvims, priklausomai nuo jų rūšies, vandens temperatūra akvariume gali būti 22 ... 31 ° C, inkubatoriuje ne didesnė kaip 37 ... 38 ° C, o elektriniame židinyje ar katile apie 70 ... 80 ° C.

Taip pat yra temperatūros reguliatorių, kurie palaiko temperatūrą nuo šimto iki tūkstančio ar daugiau laipsnių. Sukurti temperatūros reguliatorių, kurio diapazonas yra nuo kelių laipsnių iki kelių tūkstančių, yra nepraktiška; dizainas pasirodys pernelyg sudėtingas ir brangus, o greičiausiai net neveiksmingas. Todėl termostatai, kaip taisyklė, gaminami gana siaurame temperatūros diapazone.

Daugelyje procesų naudojami ir temperatūros reguliatoriai. Ši litavimo įranga, liejimo mašinos plastikiniams gaminiams formuoti, plastikinių vamzdžių suvirinimo įranga, tokia madinga pastaruoju metu, ir ne mažiau populiari plastikiniai langai.

Šiuolaikiniai pramoniniai termostatai yra gana sudėtingi ir tikslūs, paprastai jie yra pagrįsti mikrovaldikliais, turi skaitmeninius darbo režimų rodmenis ir gali būti programuojami vartotojo. Tačiau gana dažnai reikia mažiau sudėtingų dizainų.

Šiame straipsnyje bus aprašyta gana paprasto ir patikimo temperatūros reguliatoriaus statyba, galima gaminti vienoje gamyboje, pavyzdžiui, gamyklinėse elektros laboratorijose. Keliolika šių prietaisų buvo sėkmingai naudojami plastikinių rėmų suvirinimo mašinose. Beje, pačios mašinos taip pat buvo gaminamos vienoje gamybos aplinkoje.

Grandinės schemos aprašymas

Termostato dizainas yra gana paprastas, nes naudojamas lustas K157UD2, kuris yra dvigubas operacinis stiprintuvas (OA). Viename DIP14 pakete yra du nepriklausomi optiniai stiprintuvai, kurie sujungia tik įprastus maitinimo kaiščius.

Šis lustas daugiausia apima garso stiprinimo įrangą, tokią kaip maišytuvai, kryžminius diskus, magnetofonus ir įvairius stiprintuvus. Todėl optiniams stiprintuvams būdingas žemas triukšmo lygis, kuris taip pat leidžia jį naudoti kaip stiprintuvą termoelementų signalams, kurių lygis yra tik kelios dešimtys milivoltų. Su ta pačia sėkme galima naudoti „K157UD3“ lustą. Tokiu atveju jokių pakeitimų ir nustatymų nereikia.

Nepaisant grandinės paprastumo, prietaiso temperatūra neviršija 180 ... 300 ° C, leistina ne didesnė kaip 5%, to visiškai pakanka aukštos kokybės plastikiniam suvirinimui. Šildytuvo galia 400 vatų. Temperatūros reguliatoriaus schema parodyta 1 paveiksle.

1 pav. Temperatūros reguliatoriaus schema (spustelėjus paveikslėlį atsidarys didesnio masto grandinė).

Funkcionaliai temperatūros reguliatorius susideda iš kelių mazgų: termoelemento signalo stiprintuvo DA1.1 op-amp; lyginamasis ant DA1.2 op-amp, paleidimo priemonės triakas ant tranzistoriaus VT1 ir išvesties rakto įtaiso, pagaminto ant Tiac Tiac. Į šią triaką įeina krovinys, diagramoje nurodytas kaip EK1.

Termoelementas

Temperatūros matavimas naudojant termoelementą BK1.Projektuojant naudojamas TYPE K termoelementas, kurio termo-emf yra 4 μV / ° C. 100 ° C temperatūroje termoelementas sukuria 4.095 mV įtampą, 200 ° C - 8.137 mV, o 260 ° C - 10.560 mV. Šie duomenys paimti iš termoporų kalibravimo lentelės, sudarytos empiriškai. Matavimai atlikti kompensuojant šaltojo sankryžos temperatūrą. Panašūs termoelementai naudojami ir skaitmeniniai multimetrai su temperatūros matuokliais, pavyzdžiui, DT838. Taip pat galima naudoti TMDT 2-38 vielos termoporą. Tokie termoelementai šiuo metu parduodami.

Termo-EMF stiprintuvas

Termoelemento signalo stiprintuvas DA1.1 op stiprintuve yra suprojektuotas pagal diferencinio stiprintuvo grandinę. Šis optinio stiprintuvo įtraukimas leidžia atsikratyti įprastų režimų trukdžių, kurie yra būtini norint sustiprinti silpną termoelemento signalą.

Diferencinio stiprintuvo padidėjimas nustatomas pagal varžų R3 / R1 pasipriešinimo santykį, o diagramoje nurodytomis vertėmis yra 560. Taigi, stiprintuvo išvestyje esant 260 ° C temperatūrai, įtampa turėtų būti 10,560 * 560 = 5913,6 mV arba 5,91 V. tai reiškia, kad R1 = R2 ir R3 = R4.

Norėdami pakeisti padidėjimą, pavyzdžiui, kai naudojate kitokio tipo termoelementą, turėsite pakeisti du rezistorius iš karto. Dažniausiai tai daroma keičiant rezistorius R3 ir R4. Prie stiprintuvo įėjimo ir grįžtamojo ryšio grandinėje yra sumontuoti kondensatoriai C1 ... C4, kurių tikslas yra apsauga nuo trukdžių ir būtino stiprintuvo dažnio atsako formavimas.

Ši schema nepateikia šalto sankryžos temperatūros kompensavimo schemos. Tai leido žymiai supaprastinti kontūrą, nors į tai neatsižvelgiama matuojant šildymo elemento temperatūrą, palyginti su grandinės supaprastinimu.

Lyginamasis įrenginys - lygintuvas

Šildymo temperatūros stebėjimas atliekamas naudojant lygintuvą (lyginimo įrenginį), kuris atliekamas OS DA1.2. Komparatoriaus slenkstis nustatomas naudojant tiuningo rezistorių R8, įtampa, iš kurios per rezistorių R7 tiekiama į neinvertuojamą komparatoriaus įėjimą (2 kaištis).

Naudojant rezistorius R9 ir R6, atitinkamai nustatomos viršutinės ir apatinės temperatūros kontrolinės vertės slenksčiai. Padidinta termoelemento įtampa tiekiama per varžą R5 per lygintuvo apverstą įvestį (3 kaištis). Stiprinimas buvo paminėtas šiek tiek aukščiau.

Komparatoriaus logika

Invertuojančio įėjimo įtampa yra mažesnė nei neinvertuojančio įėjimo, tačiau komparatoriaus išėjimo įtampa yra aukšta (beveik + 12 V). Tuo atveju, kai apverstinio įėjimo įtampa yra didesnė nei neinvertuojančio lygintuvo išėjimo -12V, o tai atitinka žemą lygį.

Triac trigeris

Trišakio trigerio įtaisas ant tranzistoriaus VT1 pagamintas pagal klasikinio blokavimo generatoriaus schemą, kurią galima pamatyti bet kuriame vadovėlyje ar žinyne. Vienintelis jo skirtumas nuo klasikinės grandinės yra tas, kad tranzistoriaus pagrindo nuokrypis tiekiamas iš komparatoriaus išvesties, o tai leidžia valdyti jo veikimą.

Kai komparatoriaus galia yra aukšta, beveik + 12 V, tranzistoriaus pagrindui taikomas poslinkis, o blokuojantis generatorius sukuria trumpus impulsus. Jei komparatoriaus išėjimas žemas, -12 V, neigiamas poslinkis užrakina tranzistorių VT1, todėl impulsų generavimas sustoja.

Tr1 blokuojančio generatoriaus transformatorius yra suvyniotas ant K10 * 6 * 4 markės ferito žiedo, pagaminto iš NM2000 ferito. Visose trijose apvijose yra 50 posūkių PELSHO 0,13 vielos.

Apvija atliekama per tris laidus vienu metu taip, kad apvijų pradžia ir galai būtų diametraliai priešingi. Tai būtina norint palengvinti transformatoriaus montavimą ant lentos. Transformatoriaus išvaizda parodyta 4 paveiksle straipsnio pabaigoje.

Termostato veikimas

Kai termostatas įjungiamas, kol termoelementas įkaista, išėjimo įtampa DA1.1 yra lygi nuliui arba tik keli milivoltai pliusu ar minusu.Taip yra dėl to, kad K157UD2 neturi išvadų, kaip prijungti apdailos balansavimo rezistorių, su kuriuo būtų galima tiksliai nustatyti nulinę įtampą išvestyje.

Tačiau mūsų tikslams šie išvesties milivoltai nėra baisūs, nes komparatorius yra sureguliuotas aukštesnei, 6 ... 8 V., įtampai. Todėl, esant bet kokiai šios padėties komparatoriaus parinkčiai, jo išvestis turi aukštą lygį - apie + 12 V, o tai pradeda blokuoti generatorių. tranzistorius VT1. Transformatoriaus Tr1 apvijos impulsai atidaro Tiac Tiac, kuriame yra kaitinimo elementas EK1.

Kartu su juo pradeda įkaisti ir termoelementas, todėl didėjant temperatūrai DA1.1 stiprintuvo išėjimo įtampa didėja. Kai ši įtampa pasieks rezistoriaus R8 nustatytą vertę, komparatorius pereis į žemą būseną, o tai sustabdys blokuojantį generatorių. Todėl triac T1 uždarys ir išjungs šildytuvą.

Kartu su juo termoelementas atvės, įtampa prie DA1.1 išėjimo sumažės. Kai ši įtampa tampa šiek tiek mažesnė už varžos R8 variklio įtampą, komparatorius vėl įves aukštą lygį išvestyje ir vėl įjungs blokuojantį generatorių. Šildymo ciklas bus pakartotas dar kartą.

Norint vizualiai valdyti termostatą, įmontuoti šviesos diodai HL1 žalia ir HL2 raudona. Kai darbinis elementas įkaista, užsidega raudonas šviesos diodas, o pasiekus nustatytą temperatūrą - žalias. Norėdami apsaugoti šviesos diodus nuo atvirkštinės įtampos, KD521 tipo apsauginiai diodai VD1 ir VD2 yra lygiagrečiai sujungti priešinga kryptimi.

Statyba. Grandinės plokštė

Beveik visa grandinė kartu su maitinimo šaltiniu yra padaryta ant vienos spausdintos plokštės. Grandinės plokštės konstrukcija parodyta 2 paveiksle.

2 paveikslas. Termostato plokštė (spustelėjus paveikslėlį, grandinė atsidarys didesniu mastu).

PCB matmenys 40 * 116 mm. Plokštė buvo pagaminta naudojant lazerinio lyginimo technologiją, naudojant „sprint“ išdėstymo schemos 4 schemą, kad būtų galima padaryti spausdintą plokštę iš aukščiau paminėto brėžinio, reikia atlikti kelis veiksmus.

Pirmiausia konvertuokite paveikslėlį į * .BMP formatą, įklijuokite jį į „sprint“ išdėstymo 4 darbinį langą, antra, tiesiog nubrėžkite spausdintų takelių linijas. Trečia, atsispausdinkite ant lazerinio spausdintuvo ir pradėkite gaminti spausdintinę plokštę. Plokštės gamybos procesas jau buvo aprašytas. viename iš straipsnių. Žalia linija lentoje rodo apvijų, esančių ant ferito žiedų, laidus. Tai bus aptarta toliau.

Be tikrojo temperatūros valdiklio, plokštėje yra ir energijos šaltinis, kuris iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti nepagrįstai sudėtingas. Bet toks sprendimas leido atsikratyti mažos galios tinklo transformatoriaus suradimo ir įsigijimo problemos bei papildomos „dailidės“, kad ją būtų galima sutvarkyti byloje. Maitinimo grandinė parodyta 3 paveiksle.

3 pav. Temperatūros valdiklio maitinimas (spustelėjus paveikslėlį atsidarys didesnė schema).

Keli žodžiai turėtų būti pasakyti apie šią bloką atskirai. Grandinę sukūrė V. Kuznecovas, ji iš pradžių buvo skirta maitinti mikrovaldiklius, kur ji veikė gana patikimai. Vėliau jis buvo naudojamas termostatui maitinti.

Schema yra gana paprasta. Maitinimo įtampa per gesinimo kondensatorių C1 ir rezistorių R4 tiekiama į lygintuvo tiltelį VDS1, sudarytą iš diodų 1N4007. Ištaisytos įtampos virpėjimas yra išlyginamas kondensatoriumi C2, įtampa stabilizuojama naudojant tranzistoriaus VT3 pagamintą zenerio diodo, zenerio diodo VD2 ir rezistoriaus R3 analogą. Rezistorius R4 riboja kondensatoriaus C2 įkrovimo srovę, kai įrenginys yra prijungtas prie tinklo, o rezistorius R5 išmeta balasto kondensatorių C1, kai jis yra atjungtas nuo tinklo. Tranzistorius VT3 tipas KT815G, „Zener“ diodas VD2 1N4749A tipas, kurio stabilizavimo įtampa 24V, galia 1W.

Kondensatoriaus C2 įtampa naudojama pastūmimo osciliatoriui, pagamintam tranzistoriuose VT1, VT2, maitinti. Tranzistorių bazines grandines kontroliuoja transformatorius Tr1. Diodas VD1 apsaugo tranzistorių bazinius perėjimus nuo transformatoriaus Tr1 apvijų neigiamų savaiminių indukcijų impulsų. Tranzistoriai VT1, VT2 tipas KT815G, diodas VD1 KD521.

Į tranzistorių kolektorių grandines yra įtrauktas „galios“ transformatorius Tr2, iš kurių išvesties apvijų IV ir V, kurių įtampa gaunama visai grandinei maitinti. Impulsų įtampa transformatoriaus išvestyje yra ištaisoma FR207 tipo aukšto dažnio diodais, išlyginami paprasčiausiais RC filtrais, o po to stabilizuojama 12V lygyje naudojant 1N4742A tipo „Zener“ diodus VD5, VD6. Jų stabilizavimo įtampa yra 12V, galia - 1W.

Apvijų fazavimas diagramoje parodytas kaip įprasta: taškas nurodo apvijos pradžią. Jei surinkimo metu fazavimas nėra sumaišomas, maitinimo šaltiniui nereikia jokio reguliavimo, jis nedelsdamas pradeda veikti.

Tr1 ir Tr2 transformatorių konstrukcija parodyta 4 paveiksle.

4 pav. Plokštės komplekto vaizdas.

Abu transformatoriai (3 pav.) Pagaminti ant ferito žiedų, pagamintų iš labiausiai paplitusios prekės ženklo НМ2000 ferito. Transformatoriuje Tr1 yra trys identiškos 10 apsisukimų apvijos ant žiedo, kurio dydis K10 * 6 * 4 mm. Apvijos yra apvyniotos virvele iš trijų laidų vienu metu. Aštrūs žiedo kraštai turėtų būti nulakuoti švitriniu popieriumi, o pats žiedas apvyniotas įprastos lipnios juostos sluoksniu. Dėl mechaninio stiprumo transformatorius suvyniotas su pakankamai stora PEV - 0,33 viela, nors galima naudoti ir plonesnę vielą.

Transformatorius Tr2 taip pat pagamintas ant žiedo. Jos dydis yra K10 * 16 * 6 mm: esant 40 kilohercų darbiniam dažniui, iš tokio žiedo galima pašalinti 7 vatus galios. I ir II apvijos apvyniotos PELSHO - 0,13 viela dviem laidais ir sudaro 44 posūkius. Ant šių apvijų yra grįžtamoji apvija III, kurią sudaro 3 apsisukimai viela PEV - 0,33. Tokios storos vielos naudojimas taip pat pritvirtina transformatorių prie plokštės.

Antrinės apvijos IV ir V taip pat yra apvyniotos dviem laidais ir jose yra 36 apsisukimų vielos siūlai-2 0,2. Pagal 3 paveiksle pateiktą schemą, šios apvijos yra užklijuotos ant lentos net be tęstinumo: abiejų apvijų pradmenys yra uždaromi kartu ant bendro laido, o apvijų galai yra tiesiog sujungti su VD3 ir VD4 diodais. Santykinė apvijų padėtis gali būti parodyta 4 paveiksle.

Grandinės plokštės paveiksle (2 pav. Straipsnio pradžioje) visų transformatorių apvijos yra nurodytos žaliosiomis linijomis. Apvijų pradžia ir galai ant mažo skersmens žiedų yra diametraliai priešingi, todėl pirmiausia turėtumėte suvirinti tris pradžios laidus į lentą, o paskui, natūraliai apvijant apvijas testeriu, apvijų galus.

Netoli spausdinimo takų, kur uždarytas transformatorius Tr2, galite pamatyti taškus, rodančius I, II ir III apvijų pradžią. Išėjimo apvija, kaip minėta aukščiau, užsandarinama net be tęstinumo: ji prasideda kartu ant bendros vielos, o baigiasi iki lygintuvo diodų.

Jei šis maitinimo šaltinio variantas atrodo sudėtingas arba tiesiog nenori su juo nesutikti, tuomet tai galima padaryti pagal 5 paveiksle parodytą schemą.

5 pav. Maitinimo šaltinis yra supaprastinta versija.

Šiame maitinimo šaltinyje galite naudoti ne aukštesnės kaip 5 vatų talpos tinklo transformatorių, kurio galia ne didesnė kaip 5 vatai, o išėjimo įtampa yra 14 ... 15 V. Energijos sąnaudos yra nedidelės, todėl lygintuvas pagamintas pagal pusiau bangos grandinę, kuri leido gauti bipolinę išėjimo įtampą iš vienos apvijos. Transformatoriai iš "lenkų" antenos stiprintuvų yra gana tinkami.

Patikrinimas prieš galutinį surinkimą

Kaip jau minėta, tinkamai surinktas prietaisas nereikia sureguliuoti, tačiau geriau jį patikrinti prieš galutinį surinkimą. Visų pirma, tikrinamas maitinimo šaltinio veikimas: įtampa „zener“ dioduose turėtų būti 12 V. Geriau tai padaryti prieš montuojant mikroschemą lentoje.

Po to turėtumėte prijungti termoporą ir variklio R8 variklyje nustatyti apie 5 ... 5,5 V įtampą.Vietoj triako, per rezistorių, kurio varža 50 ... 100 omų, prijunkite šviesos diodą prie blokuojančio generatoriaus išvesties apvijos. Įjungus įrenginį, šis lemputė turėtų užsidegti, o tai rodo blokuojančio generatoriaus veikimą.

Po to turėtumėte sušildyti termoporą bent jau lituokliu - šviesos diodas turėtų užgesti. Taigi, belieka tik galutinai surinkti prietaisą ir termometru nustatyti reikiamą temperatūrą. Tai turėtų būti padaryta, kai triakas ir šildytuvas jau yra prijungti.

Kalbėdamas apie triacą. Žinoma, galite naudoti buitinį KU208G, tačiau ne visi šie triakai yra paleisti, turite pasirinkti bent vieną iš kelių gabalų. Daug geriau importuojami BTA06 600A. Maksimali leistina tokio triako 6A srovė, atvirkštinė 600 V įtampa, kurios visiškai pakanka naudoti aprašytame temperatūros reguliatoriuje.

Triakas yra sumontuotas ant mažo radiatoriaus, kuris yra pritvirtintas prie lentos varžtais su 8 mm aukščio plastikiniais stovais. Priekiniame skydelyje sumontuoti šviesos diodai HL1 ir HL2, ten taip pat sumontuoti rezistoriai R6, R8, R9. Norėdami prijungti įrenginį prie tinklo, naudojami šildytuvai ir termoelementai, gnybtų jungtys arba tiesiog gnybtų blokai.

Borisas Aladyškinas