Простой термостабилизатор с применением микросхемы и тиристора КУ201


Это устройство предназначено для поддержания температуры в теплоизолированном ящике, установленном набалконе для хранения овощей в зимнее время. Данное устройство, работая в комплекте с нагревательным прибором будет поддерживать в таком овощехранилище температуру около 0°С.

Существенным преимуществом данного прибора является то, что с его помощью можно раздельно задавать температуру включения нагревателя и температуру выключения нагревателя. При этом настойки друг на друга не влияют, как это бывает в типовой схеме на операционном усилителе с гистерезисом.

К недостаткам можно отнести наличие двух терморезисторов, один из которых измеряет температуру включения нагревателя, а другой температуру его выключения.

Но, в некоторых случаях, это может быть и достоинством, потому что позволяет разнести точки контроля максимальной и минимальной температуры. Если же в разносе точек контроля надобности нет, то оба терморезистора монтируются рядом образуя один трехвыводный датчик.

Причина использования раздельных терморезисторов была в том, что нужно было обеспечить независимую и раздельную установку порога включения и порога выключения нагревателя, и при этом использовать в качестве компаратора цифровую микросхему К561ЛА7, которая компаратором не является.

Но элементы данной микросхемы, не обладая свойствами триггера Шмитта, имеют порог переключения между нулем и единицей, примерно равный половине напряжения питания.

Вот эта величина и взята как нерегулируемое опорное напряжение компаратора. А поскольку, это опорное напряжение не регулируется, то естественно, регулировку порогов срабатывания такого компаратора нужно вводить в измерительной цепи, представляющей собой термозависимый делитель напряжения.

Если это сравнивать с типовым терморегулятором на основе двух компаратор-ров по схемам операционных усилителей, где есть одна измерительная цепь и две регулируемые цепи опорного напряжения, то здесь получается наоборот, так как есть одно «опорное напряжение» - пороговое напряжение между логическим нулем и логической единицей, и две измерительные цепи.

Принципиальная схема

Соответственно, чтобы исключить взаимное влияние регулировок, это должны быть раздельные цепи, каждая со своим терморезистором. И так, терморезистор R1 отвечает за порог включения нагревателя, а терморезистор R2 - за порог его выключения.

Соответственно, подстроечным резистором R5 задается порог включения, а резистором R6 - выключения. Как известно, терморезисторы КМТ являются полупроводниковыми, поэтому их сопротивление снижается при увеличении температуры.

Принципиальная схема простого термостабилизатора на К561ЛА7, КТ3102, КУ201Л

Рис. 1. Принципиальная схема простого термостабилизатора на К561ЛА7, КТ3102, КУ201Л.

Допустим, температура понижается до нижнего порога, установленного подстроечным резистором R5. При этом сопротивление терморезистора R1 увеличивается на столько, что напряжение на выводе 2 D1.1 становится выше половины напряжения питания микросхемы. И на выходе D1.1 устанавливается логический ноль.

Он поступает на один из входов RS-триггера на элементах D1.2-D1.3 и переключает его в такое состояние, что на выходе элемента D1.3 устанавливается логический ноль. Этот ноль поступает на базу транзистора VТ1, что вызывает его закрывание.

Транзистор перестает шунтировать цепь управляющего электрода тиристора VS1, и тиристор открывается током, поступающим на его управляющий электрод через резистор R8.

И через открытый тиристор на нагреватель поступает пульсирующий постоянный ток, выпрямленный мостом VD1. Нагреватель начинает нагревать воздух в этом ящике - овощехранилище.

Температура постепенно поднимается, а сопротивление терморезистора R1 при этом уменьшается. Уменьшается и сопротивление второго терморезистора R2. Но RS-триггер на элементах D1.2 и D1.3 остается в состоянии логического нуля на выходе D1.3.

Но только до того, как температурой будет превышен порог отключения нагревателя, заданный подстроечным резистором R6. В этот момент напряжение на выводе 12 D1.3 становится ниже половины напряжения питания микросхемы. И RS-триггер на элементах D1.2-D1.3 переключается в противоположное состояние.

Теперь на выходе D1.3 - логическая единица. Транзистор VТ1 открывается и шунтирует цепь управляющего электрода тиристора. Тиристор закрывается и выключает нагреватель.

Напряжение от электросети поступает на выпрямительный мост VD1, и уже его выходным постоянным пульсирующим током питается нагреватель. Кроме того, этот пульсирующий ток поступает на параметрический стабилизатор на резисторе R9 и стабилитроне VD2, который понижает напряжение примерно до 9V. Конденсатор С1 сглаживает его пульсации.

Этим напряжением питается D1 и управляющий электрод тиристора. Все детали устройства, кроме терморезисторов, расположены на макетной печатной плате, помещенной в пластмассовую коробку.

Конструкция

Саму коробку можно расположить либо в рабочем объеме этого импровизированного овощехранилища, либо в помещении из которого выходит дверь на балкон.

Если длина проводов, соединяющих терморезисторы с платой более 50 см их необходимо выполнить экранированным кабелем. Вполне можно использовать аудио кабель для стерео аппаратуры. При этом оплетку можно использовать как третий провод для соединения с общим проводом питания.

При эксплуатации и налаживании нужно помнить, что все детали термостабилизатора находятся под потенциалом электросети. Поэтому, во избежание поражения электрическим током соединительный кабель нужно поместить в дополнительную изолирующую ПВХ-трубку.

Для настройки термостабилизатора на верхний и нижний пороги температуры удобнее всего пользоваться водо, холодильником и точным термометром, способным измерять температуру воды.

При этом, датчики (терморезисторы) можно поместить в стеклянные колбы, наполненные сухим песком, и плотно закрытые резиновыми пробками, чтобы исключить попадание воды на выводы терморезисторов.

Коровин М. РК-01-2019.


0 1384 Терморегуляторы
термостабилизатор термостат стабилизатор температуры 220 Вольт
Оставить комментарий:

cashback