Termostats plastmasas metināšanai

Plastmasas, piemēram, plastmasas rāmju, metināšanas temperatūras regulatora vienkāršās un uzticamās konstrukcijas apraksts.

Termostati. Iecelšana un darbības joma

Tā šķistu vienkārša lieta temperatūras regulators, un tā galvenais mērķis ir uzturēt noteikto temperatūru. Bet ir daudz tehnoloģiju jomu vai vienkārši mājsaimniecības, kurās būtu jāuztur stabila temperatūra, turklāt diezgan plašā diapazonā.

Piemēram, tas varētu būt silta grīda, akvārijs ar zelta zivtiņu, inkubators cāļu noņemšanai, elektriskais kamīns vai katls vannas istabā. Visos šajos gadījumos temperatūra ir jāuztur atšķirīga. Piemēram, akvārija zivīm atkarībā no to veida ūdens temperatūra akvārijā var būt diapazonā no 22 ... 31 ° C, inkubatorā ar temperatūru no 37 līdz 38 ° C un elektriskā kamīnā vai katlā apmēram 70 ... 80 ° C.

Ir arī temperatūras kontrolieri, kas uztur temperatūru diapazonā no simts līdz tūkstoš vai vairāk grādiem. Izveidot temperatūras regulatoru ar diapazonu no vairākiem grādiem līdz vairākiem tūkstošiem ir nepraktiski, dizains izrādīsies pārāk sarežģīts un dārgs, un, visdrīzāk, pat nederīgs. Tāpēc termostati parasti tiek ražoti diezgan šaurā temperatūras diapazonā.

Daudzos procesos tiek izmantoti arī temperatūras kontrolieri. Šis lodēšanas aprīkojums, iesmidzināšanas formēšanas mašīnas plastmasas izstrādājumu liešanai, plastmasas cauruļu metināšanas aprīkojums, tik moderns nesen, un ne mazāk populāri plastmasas logi.

Mūsdienu rūpnieciskās ražošanas temperatūras kontrolieri ir diezgan sarežģīti un precīzi, parasti izgatavoti uz mikrokontrolleru bāzes, tiem ir digitāli norādīti darbības režīmi, un lietotājs tos var ieprogrammēt. Bet diezgan bieži ir nepieciešams mazāk sarežģīts dizains.

Šajā rakstā tiks aprakstīts diezgan vienkārša un uzticama temperatūras regulatora uzbūve, pieejams ražošanai vienā produkcijā, piemēram, rūpnīcas elektriskās laboratorijās. Vairākus desmitus no šīm ierīcēm veiksmīgi izmanto plastmasas rāmju metināšanas mašīnās. Starp citu, arī pašas mašīnas tika ražotas vienotā ražošanas vidē.

Elektriskās shēmas apraksts

Termostata dizains ir diezgan vienkāršs, pateicoties K157UD2 mikroshēmas izmantošanai, kas ir divkāršs darbības pastiprinātājs (OA). Vienā DIP14 paketē ir divi neatkarīgi op-ampēri, kuros ir apvienoti tikai parastie barošanas kontakti.

Šīs mikroshēmas darbības joma galvenokārt ir skaņas pastiprināšanas iekārta, piemēram, maisītāji, crossovers, magnetofoni un dažādi pastiprinātāji. Tāpēc op-ampēriem ir raksturīgs zems trokšņu līmenis, kas arī ļauj to izmantot kā pastiprinātāju termopāra signāliem, kuru līmenis ir tikai daži desmiti milivoltu. Ar tādiem pašiem panākumiem var izmantot arī K157UD3 mikroshēmu. Šajā gadījumā izmaiņas un iestatījumi nav nepieciešami.

Neskatoties uz shēmas vienkāršību, ierīce uztur temperatūru 180 ... 300 C ° robežās ar pielaidi ne vairāk kā 5%, kas ir pilnīgi pietiekami augstas kvalitātes plastmasas metināšanai. Sildītāja jauda 400 vati. Temperatūras regulatora shēma parādīta 1. attēlā.

1. attēls. Temperatūras regulatora shematiska diagramma (noklikšķinot uz attēla, tiks atvērta lielāka mēroga shēma).

Funkcionāli temperatūras regulators sastāv no vairākiem mezgliem: termoelementa signāla pastiprinātāja DA1.1 op-amp, salīdzinātājs uz DA1.2 op-amp, nesējraķetes triac uz tranzistora VT1 un izejas atslēgas ierīces, kas izgatavota uz Tiac Tiac. Šajā triac ietilpst slodze, kas diagrammā norādīta kā EK1.

Termoelements

Temperatūras mērīšana izmantojot termopāri BK1.Dizains izmanto TYPE K termopāri ar termo-emf 4 μV / ° C temperatūrā. 100 ° C temperatūrā termopārs attīsta spriegumu 4,095 mV, pie 200 ° C - 8,137 mV un pie 260 ° C - 10,560 mV. Šie dati ir ņemti no termopāra kalibrēšanas tabulas, kas sastādīta empīriski. Mērījumi tika veikti, kompensējot aukstā krustojuma temperatūru. Līdzīgi termopāri tiek izmantoti digitālie multimetri ar temperatūras mērītājiem, piemēram, DT838. Iespējama arī TMDT 2-38 stieples termopāra izmantošana. Šādi termopāri šobrīd ir pārdošanā.

Termo-EMF pastiprinātājs

Termopāra signāla pastiprinātājs uz DA1.1 op pastiprinātāja ir izveidots saskaņā ar diferenciālā pastiprinātāja ķēdi. Šī op-amp iekļaušana ļauj atbrīvoties no ierastā režīma traucējumiem, kas nepieciešami, lai pastiprinātu vāju termopāra signālu.

Diferenciālā pastiprinātāja ieguvumu nosaka ar rezistoru R3 / R1 pretestības attiecību un diagrammā norādītajām vērtībām ir 560. Tādējādi pie pastiprinātāja izejas 260 ° C temperatūrā spriegumam jābūt 10,560 * 560 = 5913,6 mV jeb 5,91 V. tas nozīmē, ka R1 = R2 un R3 = R4.

Lai mainītu pastiprinājumu, piemēram, izmantojot cita veida termopāri, jums būs jāmaina divi rezistori uzreiz. Visbiežāk tas tiek darīts, aizstājot rezistorus R3 un R4. Pie pastiprinātāja ieejas un atgriezeniskās saites ķēdē ir uzstādīti kondensatori C1 ... C4, kuru mērķis ir aizsardzība pret traucējumiem un pastiprinātāja nepieciešamās frekvences atbildes veidošanās.

Šī shēma nenodrošina aukstuma krustojuma temperatūras kompensācijas shēmu. Tas ļāva ievērojami vienkāršot ķēdi, lai gan tas netiek ņemts vērā, mērot sildīšanas elementa temperatūru, salīdzinot ar ķēdes vienkāršošanu.

Salīdzinošā ierīce - salīdzinātājs

Apkures temperatūras uzraudzību veic, izmantojot salīdzināšanas ierīci (salīdzināšanas ierīci), un to veic OS DA1.2. Komparatora reakcijas slieksnis tiek iestatīts, izmantojot trimmera rezistoru R8, no kura spriegums caur rezistoru R7 tiek padots uz kompaktora neinvertējošo ieeju (2. tapa).

Izmantojot rezistorus R9 un R6, attiecīgi tiek iestatīti temperatūras uzdotās vērtības augšējie un apakšējie sliekšņi. Pastiprinātais termoelementa spriegums tiek padots caur rezistoru R5 caur kompaktora apgriezto ieeju (3. tapa). Pastiprinājums tika minēts nedaudz augstāk.

Salīdzinātāja loģika

Kamēr spriegums pie apgrieztās ieejas ir mazāks nekā pie neapgrieztā, ieejas spriegums ir augsts (gandrīz + 12 V). Gadījumā, ja apgrieztā ieejas spriegums ir lielāks nekā salīdzinātāja neinvertējošā izeja -12V, kas atbilst zemam līmenim.

Triac sprūda ierīce

Triac sprūda ierīce uz tranzistora VT1 ir izgatavota saskaņā ar klasiskā bloķēšanas ģeneratora shēmu, ko var redzēt jebkurā mācību grāmatā vai uzziņu grāmatā. Tā vienīgā atšķirība no klasiskās shēmas ir tāda, ka novirzes uz tranzistora pamatni tiek piegādātas no salīdzināšanas izejas, kas ļauj kontrolēt tā darbību.

Kad salīdzinātāja jauda ir liela, gandrīz + 12 V, tranzistora pamatnei tiek piemērota nobīde, un bloķējošais ģenerators ģenerē īsus impulsus. Ja salīdzinātāja izeja ir zema, -12 V, tranzistors VT1 bloķē negatīvu novirzi, tāpēc impulsa ģenerēšana apstājas.

Tr1 bloķējošā ģeneratora transformators ir uzvilkts uz K10 * 6 * 4 markas ferīta gredzena, kas izgatavots no NM2000 ferīta. Visos trīs tinumos ir 50 PELSHO 0,13 stieples pagriezieni.

Tinumu veic ar trīs stiepļu vadu vienlaikus, lai tinumu sākums un gali būtu diametrāli pretēji. Tas ir nepieciešams, lai atvieglotu transformatora uzstādīšanu uz tāfeles. Transformatora izskats ir parādīts 4. attēlā raksta beigās.

Termostata darbība

Kad termostats tiek ieslēgts, līdz termoelements tiek uzkarsēts, izejas spriegums DA1.1 ir nulle vai tikai daži milivoltos plus vai mīnus.Tas ir saistīts ar faktu, ka K157UD2 nav secinājumu par apdares balansēšanas rezistora pievienošanu, ar kuru palīdzību būtu iespējams precīzi iestatīt nulles spriegumu pie izejas.

Bet mūsu vajadzībām šie milivolti pie izejas nav biedējoši, jo salīdzināšanas iekārta ir noregulēta uz lielāku spriegumu, apmēram 6 ... 8 V. Tāpēc jebkuros kompaktora iestatījumos šādā stāvoklī tā izejai ir augsts līmenis - apmēram + 12 V, kas bloķēšanas ģeneratoru iedarbina pie tranzistors VT1. Impulsi no transformatora Tr1 tinuma III atver Tiac triac, kurā ietilpst sildelements EK1.

Kopā ar to sāk sasilt arī termopārs, tāpēc, paaugstinoties temperatūrai, spriegums pastiprinātāja DA1.1 izejā palielinās. Kad šis spriegums sasniegs rezistora R8 iestatīto vērtību, salīdzinātājs nonāks zemā stāvoklī, kas pārtrauks bloķējošo ģeneratoru. Tāpēc triac T1 slēgs un izslēgs sildītāju.

Kopā ar to termopārs atdzisīs, samazinās spriegums pie DA1.1 izejas. Kad šis spriegums kļūst nedaudz zemāks par spriegumu pie rezistora R8 motora, salīdzinātājs atkal ievadīs augstu līmeni pie izejas un atkal ieslēgs bloķējošo ģeneratoru. Sildīšanas cikls tiks atkārtots vēlreiz.

Termostata vizuālai kontrolei ir paredzētas gaismas diodes HL1 zaļas un HL2 sarkanas. Kad darba elements tiek uzkarsēts, iedegas sarkana gaismas diode, un, sasniedzot iestatīto temperatūru, iedegas zaļā krāsa. Lai aizsargātu gaismas diodes no apgrieztā sprieguma, KD521 tipa aizsardzības diodes VD1 un VD2 ir savienotas paralēli tām pretējā virzienā.

Būvniecība. Elektriskā shēma

Gandrīz visa shēma kopā ar enerģijas avotu ir izgatavota uz vienas iespiedshēmas plates. Shēmas plates dizains ir parādīts 2. attēlā.

2. attēls. Termostata shēmas plate (noklikšķinot uz attēla, ķēde tiks atvērta lielākā mērogā).

PCB izmēri 40 * 116 mm. Plātne tika izgatavota, izmantojot lāzera gludināšanas tehnoloģiju, izmantojot sprinta shēmas 4. shēmas programmu.Lai no šī attēla izgatavotu iespiedshēmas plates, jāveic vairākas darbības.

Pirmkārt, konvertējiet attēlu * .BMP formātā, ievietojiet to sprinta izkārtojuma 4. darba logā.Otrkārt, vienkārši novilciet līniju ap izdrukātajām trasēm. Treškārt, drukājiet uz lāzerprinteri un turpiniet drukātās shēmas plates ražošanu. Plātņu ražošanas process jau ir aprakstīts. vienā no rakstiem. Zaļās līnijas uz tāfeles norāda uz tinumu vadiem uz ferīta gredzeniem. Tas tiks apspriests turpmāk.

Papildus faktiskajam temperatūras regulatoram tāfele satur arī enerģijas avotu, kas no pirmā acu uzmetiena var šķist nepamatoti sarežģīts. Bet šāds risinājums ļāva atbrīvoties no problēmas ar mazjaudas tīkla transformatora atrašanu un iegādi un papildu "galdniecības", lai to salabotu lietā. Strāvas padeves ķēde ir parādīta 3. attēlā.

3. attēls. Temperatūras regulatora barošanas avots (noklikšķinot uz attēla, tiks atvērta lielāka shēma).

Daži vārdi būtu jāsaka par šo bloku atsevišķi. Ķēdi izstrādāja V. Kuzņecovs, un sākotnēji tā bija paredzēta, lai darbinātu mikrokontrolleru ierīces, kur tā izrādījās diezgan uzticama darbībā. Pēc tam to izmantoja, lai darbinātu termostatu.

Shēma ir diezgan vienkārša. Tīkla spriegums caur rūdīšanas kondensatoru C1 un rezistoru R4 tiek piegādāts taisngrieža tiltam VDS1, kas izgatavots no diodēm 1N4007. Taisnota sprieguma pulsāciju izlīdzina kondensators C2, spriegumu stabilizē ar zeneru diodes analogu, kas izgatavots uz tranzistora VT3, zentera diodes VD2 un rezistora R3. Rezistors R4 ierobežo kondensatora C2 uzlādes strāvu, kad ierīce ir pievienota tīklam, un rezistors R5 izvada balasta kondensatoru C1, kad tas ir atvienots no tīkla. Tranzistors VT3 tips KT815G, Zener diode VD2 tips 1N4749A ar stabilizācijas spriegumu 24V, jauda 1W.

Spriegumu uz kondensatora C2 izmanto, lai darbinātu push-pull oscilatoru, kas izgatavots uz tranzistoriem VT1, VT2. Tranzistoru bāzes shēmas tiek kontrolētas ar transformatoru Tr1. Diode VD1 aizsargā tranzistoru bāzes pārejas no transformatora Tr1 tinumu negatīvajiem pašindukcijas impulsiem. Tranzistori VT1, VT2 tips KT815G, diode VD1 KD521.

Transistoru kolektoru ķēdēs ir iekļauts “jaudas” transformators Tr2, no kura izejas tinumiem IV un V tiek iegūti spriegumi, lai darbinātu visu ķēdi. Impulsa spriegumu pie transformatora izejas koriģē ar FR207 tipa augstfrekvences diodēm, izlīdzina ar vienkāršākajiem RC filtriem, un pēc tam stabilizē 12V līmenī ar Zener diodēm VD5, VD6, kuras tips ir 1N4742A. Viņu stabilizācijas spriegums ir 12V, jauda ir 1W.

Tinumu fāze diagrammā parādīta kā parasti: punkts norāda tinuma sākumu. Ja montāžas laikā fāze netiek sajaukta, tad barošanas avotam nav nepieciešama regulēšana, tas nekavējoties sāk darboties.

Transformatoru Tr1 un Tr2 dizains ir parādīts 4. attēlā.

4. attēls. Plātnes montāžas skats.

Abi transformatori (3. attēls) ir izgatavoti uz ferīta gredzeniem, kas izgatavoti no visbiežāk izmantotā zīmola НМ2000 ferīta. Transformatorā Tr1 ir trīs identiski tinumi ar 10 pagriezieniem uz gredzena ar izmēru K10 * 6 * 4 mm. Tinumi tiek tinti ar virpu trīs vados vienlaikus. Gredzena asās malas ir jāslīpē ar smilšpapīru, un pats gredzens jāiesaiņo ar parasto līmlenti. Mehāniskajai izturībai transformators ir ietīts ar pietiekami biezu PEV - 0,33 stiepli, lai arī var izmantot arī plānāku stiepli.

Uz gredzena tiek izgatavots arī transformators Tr2. Tās izmērs ir K10 * 16 * 6 mm: ar darbības frekvenci 40 kiloherci no šāda gredzena var noņemt 7 vatu jaudas. I un II tinumi ir savīti ar PELSHO - 0,13 stiepli divos vados un satur 44 pagriezienus. Papildus šiem tinumiem ir izveidots atgriezeniskais tinums III, kas satur 3 stieples PEV - 0,33 pagriezienus. Šāda bieza stieples izmantošana arī nostiprina transformatoru pie dēļa.

Arī sekundārie tinumi IV un V ir savīti divos vados, un tie satur 36 stieples šūt-2 0,2 ​​pagriezienus. Saskaņā ar diagrammu 3. attēlā šie tinumi tiek aizzīmogoti uz dēļa pat bez nepārtrauktības: abu tinumu sākumi ir noslēgti kopā ar kopēju vadu, un tinumu galus vienkārši savieno ar VD3 un VD4 diodēm. Tinumu relatīvo novietojumu var redzēt 4. attēlā.

Shēmas plates attēlā (2. attēls raksta sākumā) visu transformatoru tinumi ir parādīti ar zaļām līnijām. Uz neliela diametra gredzenu tinumu sākumi un gali ir diametrāli pretēji, tāpēc vispirms vajadzētu trīs lodēt sākuma stieples plāksnē un pēc tam, dabiski gredzenojot tinumus ar testeri, tinumu galus.

Netālu no drukas ceļiem, kur ir noslēgts transformators Tr2, varat redzēt punktus, kas parāda I, II un III tinumu sākumu. Izejas tinums, kā minēts iepriekš, ir noslēgts pat bez nepārtrauktības: tas sākas kopā uz kopīga stieples, un beidzas ar taisngrieža diodēm.

Ja šī barošanas opcija šķiet sarežģīta vai vienkārši nevēlas to sajaukt, tad to var izdarīt saskaņā ar shēmu, kas parādīta 5. attēlā.

5. attēls. Barošanas avots ir vienkāršota versija.

Šajā barošanas avotā varat izmantot atkāpšanās strāvas transformatoru ar jaudu ne vairāk kā 5 vati ar izejas spriegumu 14 ... 15 V. Strāvas patēriņš ir mazs, tāpēc taisngriezis tiek izgatavots pēc pusviļņu ķēdes, kas ļāva iegūt bipolāru izejas spriegumu no viena tinuma. Transformatori no "poļu" antenu pastiprinātājiem ir diezgan piemēroti.

Pārbaude pirms galīgās montāžas

Kā jau minēts, pareizi samontētai ierīcei nav jāpielāgojas, bet labāk to pārbaudīt pirms galīgās montāžas. Pirmkārt, tiek pārbaudīta strāvas avota darbība: spriegumam pie Zener diodēm jābūt 12 V. Labāk to izdarīt pirms mikroshēmas uzstādīšanas uz tāfeles.

Pēc tam jums vajadzētu savienot termopāri un rezistora R8 motoram iestatīt apmēram 5 ... 5,5 V spriegumu.Triaka vietā caur rezistoru ar pretestību 50 ... 100 omi pievienojiet gaismas diodi pie bloķējošā ģeneratora izejas tinuma. Pēc ierīces pievienošanas šai gaismas diodei vajadzētu iedegties, kas norāda bloķējošā ģeneratora darbību.

Pēc tam jums vajadzētu sasildīt termopāri ar vismaz lodāmuru - gaismas diodei vajadzētu iziet. Tātad, atliek tikai galīgi salikt ierīci un ar termometru iestatīt nepieciešamo temperatūru. Tas jādara, kad triac un sildītājs jau ir savienoti.

Runājot par triac. Protams, jūs varat izmantot pašmāju KU208G, taču ne visi šie triji tiek palaisti, jums jāizvēlas vismaz viens no vairākiem gabaliem. Daudz labāk importē BTA06 600A. Šādas triac 6A maksimālā pieļaujamā strāva, 600 V reversais spriegums, kas ir pilnīgi pietiekams, lai to izmantotu aprakstītajā temperatūras regulatorā.

Triac ir uzstādīts uz neliela radiatora, kas tiek pieskrūvēts pie dēļa ar skrūvēm ar 8 mm augstiem plastmasas plauktiem. Priekšējā panelī ir uzstādītas gaismas diodes HL1 un HL2, tur ir uzstādīti arī rezistori R6, R8, R9. Lai savienotu ierīci ar tīklu, sildītāju un termopāri, termināļu savienotāji tiek izmantoti, vai vienkārši spaiļu bloki.

Boriss Aladyshkin