Термостабилизатор с автоматическим поддержанием температуры в заданных пределах предназначен для эксплуатации в жестких условиях умеренно холодного климата при температуре окружающей среды от -20 до +40 °С, относительной влажности воздуха до 95 % при температуре +20 °С без конденсации влаги и атмосферном давлении в пределах 200…900 мм рт.ст.
Термостабилизатор применяют для установки в овощехранилище замкнутого объема, не превышающего 2 м и конструктивно выполненного в виде термостата, устанавливаемого на балконе городской квартиры. В течение всего холодного периода времени в термостате обеспечивается поддержание стабильной температуры любого значения, выбранного в пределах 0…10 °С, например 1,5 °С, с точностыр поддержания заданной температуры, определяемой примененными терморезисторами.
Работает термостабилизатор от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Максимальная мощность, которую развивает устройство при полной нагрузке, 200 Вт. В качестве нагрузки можно использовать лампы накаливания, теплоэлектрические нагреватели, герметичные спиральные нагреватели из высокоомного провода, а также нагреватели от бытовой техники. Термостабилизатор характеризуется высокими техническими характеристиками и электрическими параметрами, а также надежностью работы.
Принципиальная электрическая схема термостабилизатора приведена на рис.
Устройство терморегулирования состоит из входных цепей, выпрямителя, устройства контроля и поддержания заданной температуры в хранилище. Подключение термостабилизатора к сети переменного тока осу ществляется при помощи электрического соединителя XI, смонтированного с электрическим кабелем. Длина электрического кабеля определяется местом расположения штепсельной сетевой розетки и местом установки электронного блока. Рекомендуется монтировать термостабилизатор таким образом, чтобы длина монтажных проводов от терморезисторов до электронного блока не превышала 0,5 м. Кроме того, входное устройство обеспечивает предохранение от коротких замыканий и перегрузок во всех цепях термостабилизатора, а также индикацию включения в сеть переменного тока неоновой лампой HL1 и фильтрацию помех, проникающих в сеть переменного тока через конденсаторный фильтр, собранный на конденсаторах С1 и С2.
Выпрямитель выполнен на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4 по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая обеспечивает заданную выходную мощность и характеризуется повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения, пониженным обратным напряжением на диодах, более полным использованием мощности трансформатора и повышенным падением напряжения на комплекте выпрямительных диодов.
Автоматическое устройство контроля и регулирования температуры выполнено на одной интегральной микросхеме, одном транзисторе VT1 и двух терморезисторах R8 и R11. Микросхема серии К176 включает два компаратора (выводы 1—3 и 4—6), элемент ИЛИ (выводы 8—10) и инвертор (выводы 11—13). Компараторы сравнивают измеряемые электрические величины с эталонным напряжением, а инвертор преобразует сигналы низкого уровня на входе в сигнал высокого уровня на выходе или наоборот.
В качестве датчиков температуры применены терморезисторы, сопротивление которых зависит от температуры. Силовым элементом схемы является тринистор VS1, который может находиться в открытом или закрытом состоянии, управляет этим процессом биполярный транзистор VT1. Работает термостабилизатор следующим образом. После включения термостабилизатора в сеть и замыкания контактов переключателя SA1 напряжение поступает на все элементы схемы, загорается неоновая лампа HL1 и начинает заряжаться конденсатор СЗ. Номинальные параметры элементов схемы рассчитаны на установление рабочей температуры внутри хранилища в пределах 0…8 °С, но конкретное значение устанавливается при регулировке. В момент включения, когда температура внутри термостата больше пороговой, сопротивление терморезисторов незначительно и на
входах компараторов (выводы 1, 2 и 5, 6) напряжение также меньше порога переключения. В это время транзистор VT1 открыт и шунтирует управляющий переход тринистора VS1, а при закрытом тринисторе напряжение питания на нагрузку не поступает. Нагреватель, обозначенный на схеме нагрузочным резистором R2, отключен.
Если температура в термостате понизится, то сопротивление терморезисторов увеличится и после достижения заданной граничной температуры один из терморезисторов подаст команду на переключение одного из компараторов. При этом напряжение низкого уровня с его выхода подаст команду на переключение инвертора через элемент ИЛИ. Вслед за этим выходное напряжение низкого уровня инвертора (вывод 11) закроет транзистор VT1, a ток, протекающий через резистор R4, откроет тринистор VS1, и в нагрузку потечет ток переменного напряжения из сети.
Если температура в термостате повысится, то сопротивление терморезисторов уменьшится и после достижения второй верхней граничной температуры второй терморезистор подаст команду на переключение второго компаратора микросхемы, а напряжение низкого уровня с его выхода подаст команду на переключение инвертора через элемент ИЛИ. Вслед за этим выходное напряжение низкого уровня инвертора (вывод 11) открывает транзистор VT1, и ток через резистор R4 не течет, закрывая тринистор VS1, и нагреватель R2 отключится. Устройство работает в автоматическом режиме, и процесс включения и выключения нагревателя происходит циклически.
Регулирование термостабилизатора заключается в установлении верхнего и нижнего порогов срабатывания. Для настройки термостабилизатора на нижнюю температуру первый датчик должен быть помещен в среду с заданной температурой. После нахождения датчика-резистора R8 в течение 10 мин, например, при температуре 0 °С движком резистора R6 добиваются срабатывания устройства, нагреватель включается и температура начинает повышаться. После подъема температуры, например, до +2 °С в эту среду помещают второй датчик-резистор R11 и после небольшой выдержки движком резистора R9 добиваются вновь срабатывания устройства на отключение нагревателя. Процесс регулирования необходимо повторить несколько раз. При регулировании важно не забывать, что все элементы схемы находятся под высоким напряжением переменного тока. Поэтому необходимо соблюдать основные требования электробезопасности.
Термосопротивления и соединительные провода должны иметь надежную изоляцию.
Монтаж термостабилизатора рекомендуется выполнять на плате, которую помещают в пластмассовую коробку. Коробку устанавливают рядом с термостатом или внутри него.
В устройстве терморегулирования применены элементы следующих типов: резисторы R1, R3-R5, R7, R10 типа ВСа, R2 — нагрузка в виде теплонагревателя мощностью до 200 Вт, R6, R9 типа СПЗ-4М, R8, R11 — терморезистор типа КМТ-4-22 кОм; конденсаторы С1, С2 типа МБМ-И-400В, СЗ типа К50-3; электрические соединители XI типа «вилка» с электрическим кабелем с двойной изоляцией, Х2, ХЗ — контактные зажимы для подключения нагрузки; предохранитель FU1 типа ПМ-1; переключатель SA1 типа П1Т-1 -1.
В термостабилизаторе могут быть применены и другие элементы, не ухудшающие основные электрические параметры устройства. Выпрямительные диоды типа Д245 можно заменить на выпрямительную сборку типа КЦ405А или КЦ402Б, термосопротивления типа КМТ—4 — на терморезисгоры типов ММТ-4, ММТ-6, КМТ-14, ТР-2, резисторы типа ВСа на резисторы типов МЛТ, ОМЛТ, УЛИ, МТ, конденсатор типа К50-3 — на конденсаторы типов К50-6, К50-12, К50-20.
Термостат изготавливают в виде контейнера с верхней крышкой с уплотнением из досок толщиной 20 мм и двойными стенками, между которыми укладывают слой пенопласта или синтетической ваты толщиной 10 см. Для создания герметичности термостата все щели шпаклюют и заклеивают пленкой. Дополнительно внутренние поверхности закрывают водонепроницаемой бумагой. Крышка термостата должна иметь специальный выступ по всему периметру, входящий внутрь контейнера на глубину 5 см. Терморезисторы устанавливают внутри контейнера в разных местах. Конструкция термостата должна обеспечивать сохранение продуктов от замерзания при любой наружной температуре, вплоть до -35 С.
Литература
- МРБ 1219 Сидорин И.Н. — Электроника дома и в саду(справочник)
Загрузка...