Терморегулятор для овощехранилища (4001, КТ940)
Конечно, только овощехранилищем область применения этого терморегулятора не ограничивается. Температуру, которую нужно поддерживать с его помощью можно установить в пределах примерно от +2 5°С до +40. 50°С.
Принципиальная схема
Датчиком температуры служит терморезистор А вот в качестве компаратора выступает общедоступная микросхема типа К561ЛЕ5 или К561ЛА7, что без разницы в данном случае. Как ни странно, применение цифровой микросхемы вместо традиционного для типовой схемы термостата операционного усилителя не только ничего не усложнило, но даже упростило в значительной мере.
Дело в том, что в качестве аналогового компаратора здесь работает триггер Шмитта. А почему бы и нет? У него есть четкие по напряжениям точки переключения в нуль и единицу, а так же и необходимый гистерезис.
Разница по сравнению с компаратором на операционном усилителе только в том, что эти точки можно сближать, или удалять друг от друга (подбором R2, в данном случае), но невозможно регулировать по среднему уровню. То есть, «опорное напряжение» оказывается неизменным. нерегулируемым.
Ну, впрочем, и не надо Что нам мешает регулировать измерительный делитель напряжения, состоящий из терморезистора и второго резистора. который для такого случая должен быть переменным или подстроечным. Ну или постоянным, подобранным при налаживании, если поддерживаемую температуру в процессе эксплуатации изменять не предполагается.
И так, схема показана на рисунке выше. Триггер Шмитта, работающий компаратором, выполнен на элементах D1.1 и D1.2 микросхемы D1. Превращает эти элементы в триггер Шмитта резистор R2.
Он же создает и гистерезис. Чем больше сопротивление этого резистора, тем меньше гистерезис.
Рис. 1. Принципиальная схема терморегулятора для овощехранилища.
Датчик температуры - терморезистор RT1 типа NTCLE203E2. Он на номинальное сопротивление 100 kOm. При температуре +25°С его сопротивление 100 kOm, при температуре +3°С его сопротивление около 300 kOm, а при температуре +40°С его сопротивление около 52 kOm.
Он с резистором R1 создает термозависимый делитель напряжения, поступающего на вход выше указанного триггера Шмитта. Средний порог триггера Шмитта, собранного на элементах микросхемы К561ЛЕ5 или К561ЛА7 лежит примерно чуть ниже половины напряжения питания микросхемы. Таким образом, чтобы настроить схему на поддержание определенной температуры нужно чтобы сопротивление резистора R1 было немного меньше сопротивления терморезистора RT1 на такой температуре.
Если R1 настроен правильно, то при температуре ниже заданного значения напряжение на входах логического элемента D 1.1 оказывается ниже порога логического нуля для триггера Шмитта на D1 1-D1.2. Триггер Шмита принимает нулевое положение, и на выходе D1.2 устанавливается логический ноль. Ну а на выходе D1 3, соответственно. логическая единица.
Это напряжение поступает на базу транзистора VT1 и открывает его. Через VT1 поступает ток на светодиод оптопары VS1, которая включает нагрузку, в данном случае, нагревательный прибор Температура начинает подниматься. и достигает верхнего предела (с учетом гистерезиса, зависящего от сопротивления резистора R3).
При этом напряжение на входах элемента D1.1 достигает порога переключения триггера Шмитта в логическую единицу. Триггер Шмита принимает единичное положение, и на выходе D1 2 устанавливается логическая единица. Ну а на выходе D1 3. соответственно, логический ноль Транзистор VT1 закрывается и оптопара VS1 выключает нагреватель
Все это будет повторяться циклически. Микросхема питается от источника, состоящего из диода VD1 и параметрического стабилизатора R3-VD2. Конденсатор С1 сглаживает пульсации. Это очень слабый по току источник питания, для питания КМОП-микросхемы его достаточно, но не для питания светодиода оптопары VS1.
Поэтому, светодиод оптопары питается выпрямленным сетевым напряжением через батарею резисторов R4 и R5. А транзистор VT1. поэтому, применен высоковольтный.
Детали и монтаж
Транзистор VT1 типа КТ940А - с разборки старого телевизора «УСЦТ» (из блока цветности). Можно заменить более современным. выдерживающим напряжение эмиттер-коллектор не ниже 300V. Стабилитрон VD2 - любой на напряжение около 10-15V. желательно в металлическом корпусе.
Терморезистор можно применить и другой, но относительно высокоомный. Он должен быть таким, чтобы его сопротивление при температуре, которую нужно поддерживать было не менее 20-30 kOm. Соответственно, может потребуется и выбрать R1 на другое сопротивление, чтобы обеспечить удобство регулировки.
Если планируется работа на разных температурах, резистор R1 должен быть переменным. Вокруг его ручки нужно нанести метки значения температуры, полученным экспериментальным путем. Если же. регулировка не требуется, так как прибор должен поддерживать одну и туже температуру, резистор R1 можно заменить подстроечным или переменным, но без ручки, - с голым валом, чтобы случайно не сбить настройку.
Рис .2. Печатная плата для схемы терморегулятора.
Во время настройки вместо нагревателя (или параллельно нагревателю), для наглядности, можно подключить лампу.
Монтаж выполнен на небольшой печатной плате.
Лыжин Р. РК-09-18.