Elektronski termostat za hladnjak ulja

Članak o tome kako zamijeniti mehanički regulator temperature radijatora za grijanje.

Često u svakodnevnom životu za grijanje morate koristiti uljne radijatore. U pravilu takvi dani dolaze u jesen, kada je vani već prilično hladno, a komunalne službe ne žure s centralnim grijanjem u stanovima. Ti radijatori ne sagorijevaju kisik iz zraka, za razliku od drugih vrsta električnih uređaja za grijanje.

Temperatura grijanja za takve radijatore postavlja se pomoću elektromehaničkog regulatora, čija je osnova bimetalna ploča - ona kontrolira rad mehaničkog kontakta. Ovaj kontakt isključuje grijač kad se postigne zadana temperatura.

Kad takav regulator postane neupotrebljiv, ne može ga se popraviti u gotovo sto posto slučajeva. Koristiti radijator bez regulatora temperature postaje nemoguće: ili ga trebate periodično ručno uključiti - isključite ga ili sjedite i čekajte da se dogodi požar. Poluvodički regulator temperature opisan u ovom članku pomoći će se riješiti ove situacije.

Poluvodnički senzori temperature

Izrazita karakteristika ovog regulatora je da ne zahtijeva temperaturno umjeravanje, jer koristi senzor LM335AZ, kalibriran već kod proizvodnje od strane proizvođača.

Postoji nekoliko vrsta kalibriranih senzora temperature, na primjer DS1621, DS1820 i neki drugi. Ovi senzori pružaju očitanje temperature u digitalnom obliku, tako da je rezultat mjerenja dostupan samo uređaji za mikrokontrolerekoje zahtijevaju programiranje.

Analogni senzor temperature LM335AZ

Senzor LM335AZ daje rezultate mjerenja u analogni oblik (napon), što ne zahtijeva upotrebu mikrokontrolera i programa za pisanje. Dovoljno je sastaviti jednostavan krug i uređaj će raditi kako je predviđeno. Shema opisanog regulatora temperature prikazana je na slici 1.

Slika 1. Termostat za hladnjak ulja.

Prema principu rada, LM335AZ jedna je od sorti zener diode s poluvodičkim upravljanjem, čiji stabilizacijski napon ovisi o temperaturi okoline. Ova karakteristika je strogo normirana i iznosi 10 mV / ° C. U ovom slučaju je temperaturni koeficijent napona (TKN) pozitivan, to jest, s porastom temperature za svaki stupanj, napon na izlazu takvog senzora povećava se za 10 mV.

Proizvođač jamči da kada se temperatura promijeni unutar -40 ... + 100 ° C, karakteristika senzora je linearna, a greška nije veća od ± 1 ° C. Takva je točnost sasvim dovoljna za kontrolu temperature grijača. Posebno treba napomenuti da će se takvi parametri postići u struji kroz zener diodu na razini od 0,45 ... 5,0 mA.

Senzori LM335AZ kalibrirani su na Kelvinovoj temperaturnoj skali. Za prijenos temperature s Celzijevih stupnjeva svima nama poznatim morat ćemo koristiti sljedeću formulu: t ° K = 273 + t ° C. S obzirom na gore spomenuti temperaturni koeficijent senzora 10 mV / ° C, napon u milivoltima na njegovom izlazu bit će deset puta veći od očitanja u stupnjevima.

Jednostavan primjer: ako u našoj sobi zidni termometar pokaže 25 stupnjeva, tada će napon na izlazu senzora LM335AZ biti (273 + 25) * 10 = 2980 mV ili 2,98 V. Lako je izračunati da ako se uljni hladnjak zagrijava na 70 ° C napon na izlazu senzora LM335AZ bit će (273 + 70) * 10 = 3430 mV ili 3,43 V. Ispada da za stvaranje termostata trebate samo izmjeriti napon na izlazu senzora i usporediti ga s referentnim naponom, koji postavlja temperaturu grijanja.

Nakon tako detaljnog razmatranja senzora, možemo prijeći na opis sheme kruga termostata, koja sadrži mali broj dijelova, jednostavna je za proizvodnju i ne zahtijeva gotovo nikakvo podešavanje.

Napajanje termostata

Napajanje regulatora temperature sastavlja se prema dobro poznatoj shemi s kondenzatorom za gašenje. U dijagramu je to C1. Paralelno s tim, ugrađen je otpornik R1 kroz koji će se gornji kondenzator isprazniti nakon što isključite uređaj s mreže.

Najviše od svega, ovo pražnjenje potrebno je kod postavljanja i izrade regulatora temperature, - morate se složiti da nije nimalo ugodno primati strujne udare, stežući kondenzator na naponski mrežni napon zbog zaboravnosti.

Otpornik R2 smanjuje prolaznu struju kada je spojen na mrežu, a u izvanrednim situacijama djeluje kao osigurač. Njegova snaga trebala bi biti najmanje 1 vata. Ovaj otpornik sa manjim kapacitetom izgara zbog uništavanja otporničkog sloja čak i kod potpuno funkcionalnog uređaja.

Napon koji most ispravlja uz pomoć Zener diode VD2 ograničen je na 12 V, a kondenzator C4 izglađuje njegova mreškanje. Kondenzator C6 dizajniran je za glačanje impulsa i visokofrekventnih smetnji koje dolaze iz mreže. Napon od 12 V koristi se za napajanje čipa - komparator, indikatorske LED HL1, HL2 i LED trojasni optoelektor U1.

Drugi stupanj stabilizacije izvodi se na integriranom stabilizatoru 78L05, koji ima izlazni napon +5 V. Taj napon se koristi za napajanje senzora temperature i dobivanje referentnog napona na ulazu komparatora. Stabilnost cijelog uređaja u cjelini ovisi o stabilnosti ovog napona.

Senzor temperature VK1 prima snagu od stabilizatora DA2 kroz otpornik R3. Napon od senzora kroz filter za suzbijanje buke R4, C2, R5 dovodi se na neinvertirani ulaz 3 komparatora (komparatora) DA1.1.

Referentni napon se također primjenjuje na invertirajući ulaz 2 komparatora pomoću filtra za suzbijanje smetnji R14, C3, R6, koji postavlja temperaturu grijanja.

Postavljanje uređaja svodi se na podešavanje napona koji će senzor ispostaviti na maksimalno postavljenoj temperaturi pomoću podešavanja otpornika R15 na lijevom izlaznom krugu otpornika R17. Ako ograničite grijanje na 70 ° C, tada na Kelvinovoj skali to odgovara 343 ° K, tako da će napon senzora biti 3, 43 V. Pri temperaturi, na primjer, 80 ° C, 3,53 V.

Zauzvrat, napon prema donjem kraju raspona treba postaviti s desne strane prema izlaznom krugu otpornika R17. Ovo podešavanje vrši se odabirom otpornika R18. Otpornik R17 može se nalaziti i pod pogrešnom nominalnom vrijednošću, kako je naznačeno na dijagramu. S obzirom da je na 0 ° C (što odgovara 273 ° K) napon osjetnika 2,73 V na izlazu senzora, možete upotrijebiti omjer R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 za približni proračun vrijednosti ovih otpornika. 73, iz koje je lako izračunati otpor bilo kojeg otpornika.

Načelo rada kruga

Sada nekoliko riječi o tome kako krug radi. Napon iz osjetnika temperature dovodi se na neinvertirani ulaz komparatora 3. Napon od otporničkog motora R17 dovodi se do invertirajućeg ulaza 2. Dok je napon na neinvertirajućem ulazu veći nego na invertirajućem, izlazni tranzistor komparatora je otvoren, tako da svijetli LED trijanskog optoparnika U1. Za označavanje otvorenog optoplera u otvorenom stanju koristi se crveni LED HL1. Zauzvrat je i otvoren dvosmjerni tiristor VS1 i grijač spojeni.

Kako se radijator zagrijava, napon na izlazu senzora VK1 raste. Čim ovaj napon premaši napon na invertirajućem ulazu, izlazni tranzistor komparatora se zatvara, a LED optoelektronskog svjetla ugasi - opterećenje će se isključiti.

Nakon što se radijator malo ohladi, ciklus grijanja opet će se ponoviti.Koliko se radijator hladi zbog širine petlje histereze komparatora, što ovisi o otpornosti otpornika R7. Kondenzator C5 sprečava da komparator bude pobuđen na visokim frekvencijama.

LM2903N sadrži dva komparatora. Stoga je moguće sastaviti indikator na drugom komparatoru, što pokazuje da je grijanje završeno i da postoji napon u mreži. Ovaj se indikator sastavlja na DA1.2 i zelenoj LED HL1, koja će se upaliti kad je grijač isključen.

Nekoliko riječi o detaljima. Otpornici R9, R12 dizajnirani su tako da omoguće način rada fotoelektričnog tranzistora optoelektronike, a lanac R8, C9 dizajniran je za suzbijanje naponskih napona na trijačnom VS1. Uvoženi triac prikazan na dijagramu može se uspješno zamijeniti domaćim TS 112-16 ili TS 125-22. S takvim trijacima moguće je mijenjati opterećenja do 2,5 kW. Da biste ih instalirali, trebat će vam mali radijator, iz kojeg bi triac trebao biti izoliran s miševima ili keramičkim brtvama.

Dizajn regulatora je proizvoljan: ako dizajn hladnjaka za ulje dopušta, onda se može ugraditi unutra. Možete napraviti i termostat u obliku zasebne jedinice. U ovom slučaju, naravno, morat ćete je staviti u neku vrstu kućišta. Na vanjskoj strani kućišta trebaju se prikazati LED-ji HL1, HL2 i ručica promjenjivog otpornika R17 pomoću kojih možete u određenoj mjeri prilagoditi temperaturu grijanja. LED HL1, HL2 mogu biti bilo koje vrste, dok je HL1 zelena, a HL2 crvena.

Uređaj je izrađen na ploči s tiskanim krugom, čija je moguća verzija prikazana na slici 2.

Slika 2. pločica termostata.

Sljedeće vrste dijelova korištene su za ugradnju na ploču: domaći oksidni kondenzatori K50-35 ili uvezeni, filmski kondenzatori C1 i C9 tipa K73-17, preostali keramički kondenzatori male veličine. Oksidni kondenzatori moraju biti s dopuštenom temperaturom od najmanje +105 ° C, što je naznačeno na slučaju kondenzatora.

Fiksni otpornici tipa MLT 0.125 ili uvezeni. Trimerski otpornik R1 tip SP5-28B ili drugi više okret - uz njegovu pomoć gornja granica grijanja bit će preciznije postavljena.

Promjenljivi otpornik R17 žica tipa PPB-3V. Njegova je svrha postaviti temperaturu grijanja. Najbolje je instalirati ovaj otpornik umjesto starog elektromehaničkog regulatora.

Temperaturni senzor LM335AZ, ako dizajn radijatora dopušta, treba biti instaliran na mjestu na kojem je ranije ugrađen elektromehanički senzor. U ovom slučaju, stari senzor, naravno, morat ćete ukloniti. Spajanje senzora na ploču s tiskanim krugom najbolje je obaviti upletenim parom žica. To će značajno smanjiti učinak smetnji na rad cijelog uređaja u cjelini.

Kad je regulator dizajniran kao zasebna jedinica, LED-ove HL1, HL2 ugrađuju se izravno na ploču. A ako se ploča može sakriti unutar grijača, da biste instalirali LED, morat ćete izbušiti rupe u tijelu grijača. Sami LED-ovi u ovom slučaju trebaju biti postavljeni na ploču izolacijskog materijala, na primjer, stakloplastike ili getinaks.

Postavljanje uređaja je jednostavno. Prije svega, trebali biste provjeriti instalaciju na usklađenost sa shemom i nepostojanje nedostataka u obliku staza krugova na ploči ili njihovog puknuća. Nakon toga provjerite da postoji napon od +12 V na zener diodi VD1 i napon +5 V na izlazu stabilizatora DA2.

Nakon ovih provjera, pomoću reznog otpora R15 postavite napon 3,43 V na lijevom izlaznom krugu varijabilnog otpornika R17. Možete provjeriti ispravan rad regulatora rotiranjem promjenjivog otpornika R17. U ovom slučaju trebate obratiti pažnju na LED indikatore.

Sva mjerenja treba izvesti u odnosu na negativni terminal kondenzatora C4 pomoću digitalnog multimetra, na primjer, upišite DT838 ili slično.

Ne zaboravite da dizajn nema galvansku izolaciju od električne mreže. Stoga morate biti oprezni i oprezni, a najbolje je koristiti izolacijski transformator. Ali snaga takvog transformatora nije dovoljna za napajanje hladnjaka za ulje, pa se za vrijeme puštanja u pogon (dok je sve na stolu i dostupno), grijaći element može zamijeniti konvencionalnom žaruljom snage 25 ... 100 vata.

Senzor temperature tijekom postupka podešavanja može se jednostavno zagrijati lemilicom ili samo spomenutom lampicom. U tom slučaju će se kontrolna lampica ugasiti kad dosegne postavljenu temperaturu i zasvijetliti nakon nekog hlađenja senzora. Stupanj hlađenja senzora ovisi o histerezi komparatora, kao što je gore opisano.

Boris Aladyshkin