Абрамов Сергей    г.Оренбург

Устройство предназначено для автоматического поддержания нужной температуры с высокой точностью и может  применяться в бытовых и промышленных  установках для управления нагревом термо-камеры.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1.Диапазон рабочих температур 50-300 гр. С, но при необходимости может быть расширен.
2.Устройство сохраняет рабочий режим при изменении сетевого напряжения от 150 до 280 вольт.
3.Мощность нагревателя зависит от применяемого симистора и размеров радиатора.
4.Датчиком температуры является термопара из спая Хромель-Капель.
5.Включение цепи нагревателя производится электронным бесконтактным способом.
6.Схема управления термостабилизатора имеет электрическую связь с сетью, поэтому необходимо предусмотреть изоляцию термопары, и нагревателя.
7.При первоначальном включении, напряжение на нагревателе увеличивается плавно тем самым обеспечивается  защита нагрузки, когда сопротивление нагревателя мало.
8.Слежение за температурой  осуществляется бесступенчатым способом за счет изменения угла открывания симистора.

Устройство рис 1 состоит из усилителя термопары  D1 собранного на микросхеме К553уд2.  Индикатора  температуры PA1,  задатчика температуры  R5,R6 устройства сравнения D2 , двухполярного стабилизатора напряжения С7-C10, VD1-VD4. Формирователя синхроимпульса VT1, C12, C13, R17-R21, D3.1.  Преобразователя  напряжение-фаза  D3.2-D3.4,VD5-VD8, C15,C17,R22-R25. Cтабилизатора для питания микросхемы  К561Ла7 VD9, C16, выпрямителя VD11, R26, ключа VT2 , импульсного трансформатора  T1, и симистора  VS1.

РИС 1

Работа регулятора. В начальный момент времени, когда датчик холодный, ЭДС близка к нулю, на выходе D1 также напряжение около нуля . Индикатор  незначительно отклонен. Если напряжение на выходе усилителя не равно напряжению на задатчике, то на выходе устройства сравнения D2 появляется напряжение рассогласования, и оно тем больше чем больше разница между  заданной и существующей температурой. Напряжение рассогласования поступает на  преобразователь напряжение – фаза [1], который синхронизируется с частотой сети элементами  VT1, D3.1.Длительность положительного импульса на выходе D3.1 зависит от резисторов R17, R18. Цепь R20,C13 обеспечивает начальную установку режимов. При появлении единички на выходе D3.1 конденсатор С15 быстро разряжается через VD7,VD8, R24, а при появлении нолика медленно заряжается через C14,VD6,R23, R24. По мере зарядки конденсатора на входе (5)D3.2 напряжение падает и если оно станет ниже порога срабатывания элемента то на выходе D3.2 установится  высокий уровень. По перепаду будет сформирован импульс управления симистором. Процесс повторяется в каждом полупериоде и зависит только от напряжения на конденсаторе C14 от которого будет происходить зарядка конденсатора C15. А оно в свою очередь от напряжения снятого с выхода D2.  При первоначальном включении плавное нарастание напряжения в нагрузке осуществляется за счет заряда конденсатора С14. Цепь C17,R25 задерживает переключение инвертора. Короткие импульсы с преобразователя поступают на транзисторный ключ  VT2, затем  трансформатор T1. С выхода трансформатора,  импульсы управляют временем открывания симистора VS1.
        Все детали расположены на двухсторонней печатной плате Рис 2.

    РИС 2

  Регулировка заключается в том чтобы при холодной термопаре, задатчиками установить максимальное рассогласование напряжения на выходе D2 и подстроечным резистором R14 установить максимальное напряжение на нагрузке. Инерционность слежения за температурой можно снизить уменьшив или вообще убрав емкость конденсатора C14. Приблизительную температуру в термокамере  можно отследить по микроамперметру PA1. Если необходимо знать точную температуру надо воспользоваться ртутным термометром. Оттарировать прибор PA1 надо подстроечным резистором R7 и при помощи  термометра. Возможно  понадобится подобрать резистор R11 при проверке зоны перекрытия температуры. Резистором R6 устанавливаем грубо, а  R5 точно температуру в камере.
О деталях: микросхемы К553уд2 можно заменить на одну сдвоенную К157уд2 , VT1 двумя КТ209, диоды Д220А на КД522, КД105 на Д226б, КД209. Если нагрузка будет небольшой мощности  возможно применение вместо симистора VS1 ТС2-25, КУ208Г. Трансформатор Т1  намотан на тороидальном  сердечнике марки M2000НМ размером К20х12х6. Первичная обмотка содержит 100 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,15, II  содержит  60 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,2. Обмотки и само кольцо необходимо тщательно изолировать лакотканью.

ЛИТЕРАТУРА:
В. Жгулев Две функции в одном регуляторе. Радио №10-98г. c. 55
 
Скачать файлы