Termostats elektriskajam katlam

Apkures sistēmas vienkāršas un uzticamas temperatūras regulatora shēmas apraksts.

Krievu ziema ir barga un auksta, un visi par to zina. Tāpēc telpas, kurās atrodas cilvēki, ir jāuzsilda. Visizplatītākais ir centrālā apkure vai individuālie gāzes katli.

Bieži vien ir situācijas, kad nav pieejams ne viens, ne otrs: piemēram, tīrā laukā ir neliela ūdens sūknēšanas stacijas telpa, un tur vadītājs visu diennakti dežurē. Tas var būt arī sargtornis vai atsevišķa telpa lielā neapdzīvotā ēkā. Šādu piemēru ir daudz.

Visos šajos gadījumos ir nepieciešams organizēt apkuri, izmantojot elektrību. Ja istaba ir maza, tad to ir pilnīgi iespējams izdarīt ar parastu ar eļļu pildītu elektrisko radiatoru mājas lietošanai. Lielākai telpai, kuras platība ir aptuveni 15 - 20 kvadrātmetri, ūdens sildīšana visbiežāk tiek organizēta, izmantojot radiatoru, kas metināts no caurulēm, ko bieži sauc par reģistru.

Ja jūs ļaujat lietām iet pats par sevi un neuzraugāt ūdens temperatūru, tad agrāk vai vēlāk tas vienkārši vārīsies, un lieta var beigties ar visa neveiksmi elektriskais katlsPirmkārt, tā sildelements. Lai novērstu šādu neveiksmīgu notikumu, sildīšanas temperatūru kontrolē termostats.

Šajā rakstā tiek piedāvāta viena no iespējamām šādas ierīces iespējām. Protams, šī ziema jau ir beigusies, taču nevajadzētu aizmirst, ka kamanas vislabāk sagatavot vasarā.

Funkcionāli ierīci var iedalīt vairākos mezglos: pats temperatūras sensors, salīdzināšanas ierīce (salīdzināšanas ierīce) un kravas vadības ierīce. Šis ir atsevišķu detaļu apraksts, to shēma un darbības princips.

Temperatūras sensors

Aprakstītā dizaina atšķirīga iezīme ir tā, ka to izmanto kā temperatūras sensoru parastais bipolārais tranzistors, kas ļauj atteikties no meklēšanas un pirkšanas termistori vai dažādu veidu sensori, piemēram, TCM.

Šāda sensora darbība ir balstīta uz faktu, ka, tāpat kā visām pusvadītāju ierīcēm, tranzistoru parametri lielā mērā ir atkarīgi no apkārtējās vides temperatūras. Pirmkārt, tā ir kolektora apgrieztā strāva, kas palielinās, palielinoties temperatūrai, kas ietekmē, piemēram, pastiprināšanas posmu darbību. Viņu darbības punkts tiek nobīdīts tā, lai notiktu būtisks signāla kropļojums, un nākotnē tranzistors vienkārši pārstāj reaģēt uz ieejas signālu.

Šī situācija raksturīga galvenokārt ķēdēm ar fiksētu bāzes strāvu. Tāpēc tiek izmantotas tranzistora kaskādes shēmas ar atgriezeniskās saites elementiem, kas stabilizē kaskādes darbību kopumā, kā arī samazina temperatūras ietekmi uz tranzistora darbību.

Šāda temperatūras atkarība tiek novērota ne tikai tranzistoriem, bet arī diodēm. Lai to pārbaudītu, izmantojot digitālo multimetru, pietiek ar to, lai “zvana” jebkura diode uz priekšu. Parasti ierīce parādīs skaitli tuvu 700. Tas ir tikai tiešs sprieguma kritums uz atvērtās diodes, ko ierīce parāda milivoltos. Silīcija diodēm, kuru temperatūra ir 25 grādi pēc Celsija, šis parametrs ir aptuveni 700 mV, bet germānija diodēm - aptuveni 300.

Ja tagad šī diode ir nedaudz uzsildīta, vismaz ar lodāmuru, tad šis skaitlis pakāpeniski samazināsies, tāpēc tiek uzskatīts, ka diožu sprieguma temperatūras koeficients ir -2mV / grādi. Mīnusa zīme šajā gadījumā norāda, ka, paaugstinoties temperatūrai, diodes priekšējais spriegums samazināsies.

Šī atkarība ļauj arī izmantot diodes kā temperatūras sensorus.Ja tranzistors pārejas “gredzeno” ar vienu un to pašu ierīci, rezultāti būs ļoti līdzīgi, tāpēc tranzistorus bieži izmanto kā temperatūras sensorus.

Mūsu gadījumā visa temperatūras regulatora darbība precīzi balstās uz šo kaskādes “negatīvo” īpašību ar fiksētu bāzes strāvu. Temperatūras regulatora ķēde parādīta 1. attēlā.

1. attēls. Termostata shēma (noklikšķinot uz attēla, shēma tiks atvērta lielākā mērogā).

Temperatūras sensors ir samontēts uz tranzistora VT1 tipa KT835B. Šīs kaskādes slodze ir rezistors R1, un rezistori R2, R3 ir iestatīti līdzstrāvas tranzistora darbības režīms. Fiksēto novirzi, kas tika pieminēta tieši iepriekš, nosaka rezistors R3 tā, lai spriegums tranzistora emitētājā istabas temperatūrā būtu aptuveni 6,8 V. Tāpēc šī rezistora apzīmējumā ķēdē ir zvaigznīte (*). Šeit nav nepieciešams sasniegt īpašu precizitāti, ja tikai šis spriegums nebūtu daudz mazāks vai lielāks. Mērījumi jāveic attiecībā pret tranzistora kolektoru, kas ir savienots ar enerģijas avota kopējo vadu.

P-n-p struktūras tranzistors KT835B netika izvēlēts nejauši: tā kolektors ir savienots ar korpusa metāla plāksni, kurai ir atvere tranzistora piestiprināšanai pie radiatora. Šim caurumam tranzistors ir piestiprināts pie nelielas metāla plāksnes, pie kuras ir piestiprināts arī svina vads.

Iegūtais sensors tiek piestiprināts, izmantojot metāla skavas, pie apkures sistēmas caurules. Tā kā, kā jau minēts, kolektors ir savienots ar enerģijas avota kopējo vadu, starp cauruli un sensoru nav jāuzstāda izolācijas blīve, kas vienkāršo dizainu un uzlabo termisko kontaktu.

Salīdzinātājs

Lai iestatītu temperatūru, tiek veikts salīdzināšanas līdzeklis operētājsistēmas pastiprinātājam OP1, tips K140UD608. Caur rezistoru R5 spriegums no tranzistora VT1 emitētāja tiek piegādāts tā invertējošajai ieejai, un spriegums no mainīgā rezistora R7 motora tiek piegādāts uz neinvertējošo ieeju caur rezistoru R6.

Šis spriegums nosaka temperatūru, pie kuras slodze atvienosies. Rezistori R8, R9 nosaka augšējo un apakšējo diapazonu salīdzinātāja sliekšņa un līdz ar to temperatūras kontroles robežu iestatīšanai. Izmantojot rezistoru R4, tiek nodrošināta nepieciešamā salīdzinātāja histerēze.

Slodzes vadības ierīce

Slodzes vadības ierīce tiek izgatavota uz tranzistora VT2 un releja Rel1. Šeit ir norāde uz termostata darbības režīmiem. Šīs gaismas diodes ir sarkanā krāsā HL1 un zaļas. Sarkanā krāsa nozīmē sildīšanu, un zaļā krāsa, kas sasniedz noteikto temperatūru. Diode VD1, kas savienota paralēli releja spolei Rel1, aizsargā tranzistoru VT2 no pašindukcijas spriegumiem, kas atslēgšanas brīdī rodas uz releja spoles Rel1.

Mūsdienu mazu izmēru releji ļauj pārslēgt pietiekami lielas strāvas. Šādas releja piemērs ir Tianbo relejs, kas parādīts 2. attēlā.

2. attēls. Tianbo maza izmēra releji.

Kā redzams attēlā, relejs ļauj pārslēgt strāvu līdz 16A, kas ļauj kontrolēt slodzi līdz 3 kW. Šī ir maksimālā slodze. Lai nedaudz atvieglotu kontaktu grupas darbību, slodzes jaudai jābūt ierobežotai līdz 2 ... 2,5 kW. Šādus relejus pašlaik ļoti plaši izmanto automobiļu un sadzīves tehnikas ražošanā, piemēram, veļas mašīnās. Tajā pašā laikā stafetes izmēri nepārsniedz sērkociņu kastes izmērus!

Temperatūras regulatora darbs un regulēšana

Kā tika teikts raksta sākumā, istabas temperatūrā spriegums pie VT1 tranzistora emitētāja ir aptuveni 6,8 V, un, sildot līdz 90 ° C, spriegums pazeminās līdz 5,99 V. Šādiem eksperimentiem kā sildītājs ir piemērots galda lampa ar metāla abažūri. un temperatūras mērīšanai - ķīniešu digitālais multimetrs ar termopāri, piemēram, DT838.Ja samontētās ierīces sensors ir uzstādīts uz abažūra un lukturis tiek ieslēgts caur releja kontaktu, tad šādā iestatījumā būs iespējams pārbaudīt samontētās shēmas darbību.

Komparatoris darbojas tādā veidā, ka, ja spriegums pie apgrieztā ieejas (temperatūras sensora spriegums) ir lielāks nekā spriegums pie neinvertēšanas ieejas (temperatūras uzdotās vērtības spriegums), spriegums pie kompatora izejas ir tuvu enerģijas avota spriegumam, šajā gadījumā to var saukt par loģisku vienību. Tāpēc tranzistora slēdzis VT2 ir atvērts, relejs ir ieslēgts, un releja kontakti satur sildelementu.

Kad apkures sistēma sasilst, uzsilst arī temperatūras sensors VT1. Spriegums uz tā emitētāja samazinās, palielinoties temperatūrai, un, kad tas kļūst vienāds vai drīzāk nedaudz mazāks par spriegumu, kas uzstādīts uz mainīgā rezistora R7 motora, komparators nonāk loģiskās nulles stāvoklī, tāpēc tranzistors tiek bloķēts un relejs tiek izslēgts.

Sildelementam tiek izslēgta enerģija, un radiators sāk atdzist. Arī tranzistora sensors VT1 atdziest, un spriegums uz tā emitētāja palielinās. Tiklīdz šis spriegums kļūst lielāks par rezistora R7 iestatīto, salīdzinātājs nonāk augstā stāvoklī, relejs ieslēgsies un process tiks atkārtots vēlreiz.

Nedaudz par displeja shēmas darbību, precīzāk, par tā elementu mērķi. Sarkanā gaismas diode HL1 iedegas kopā ar releja spirāli Rel1 un norāda, ka apkures sistēma silda. Šajā laikā tranzistors VT2 ir atvērts, un HL2 LED mirgo caur diodi D2, zaļā gaisma ir izslēgta.

Kad ir sasniegta iestatītā temperatūra, tranzistors aizvērsies un izslēgs releju, un līdz ar to sarkano gaismas diodi HL1. Tajā pašā laikā slēgts tranzistors vairs apiet HL2 LED, kas iedegsies. Diode D2 ir nepieciešama, lai HL1 gaismas diode un līdz ar to arī relejs nevarētu ieslēgties, izmantojot HL2 gaismas diodi. Jebkuras gaismas diodes ir piemērotas, tāpēc to tips nav norādīts. Kā diodes D1, D2 ir diezgan piemērotas plaši izplatītās importētās diodes 1N4007 vai vietējais KD105B.

Termostata barošana

Ķēdes patērētā jauda ir maza, tāpēc kā barošanas avotu var izmantot jebkuru Ķīnā ražotu maiņstrāvas adapteri vai arī samontēt stabilizētu 12 V taisngriezi. Ķēdes pašreizējais patēriņš nav lielāks par 200mA, tāpēc ir piemērots jebkurš transformators ar jaudu ne vairāk kā 5W un izejas spriegumu 15 ... 17V.

Strāvas padeves ķēde ir parādīta 3. attēlā. Diodes tilts tiek veikts arī uz diodēm 1N4007, un sprieguma regulators ir +12 V uz 7812. tipa integrālā stabilizatora. Strāvas patēriņš ir mazs, tāpēc stabilizators nav jāinstalē uz radiatora.

3. attēls. Termostata barošanas avots.

Termostata dizains ir patvaļīgs, lielākā daļa detaļu ir uzstādītas uz iespiedshēmas plates, labāk, ja tur tiek uzstādīts arī barošanas avots. Tranzistora sensors ir savienots, izmantojot ekranētu divu vadu kabeli, savukārt tranzistora kolektors ir savienots caur ekrānu.

Vēlams, lai kabeļa galā būtu trīs kontaktu savienotājs, bet tā līdzinieks - uz tāfeles. Jūs varat arī uz tāfeles instalēt neliela izmēra spaiļu bloku, lai gan tas ir mazāk ērti nekā savienotājs. Šāds savienojums ievērojami atvieglos sensora un visas ierīces uzstādīšanu lietošanas vietā.

Gatavo ierīci vajadzētu novietot plastmasas apvalkā un ārā uzstādīt temperatūras iestatīšanas rezistoru R7 un gaismas diodes HL1 un HL2. Labāk, ja šīs daļas ir arī pielodētas uz tāfeles, un tām paredzētajā apvalkā tiek izgatavoti caurumi.

Savienojums ar elektrotīklu un sildītāja pievienošana tiek veikta caur spaiļu sloksni, kas jānostiprina plastmasas korpusa iekšpusē. Lai aizsargātu visu ierīci kopumā, savienojums jāveic saskaņā ar PUE, izmantojot aizsardzības aprīkojumu.

Tika izgatavoti vairāki no šiem temperatūras kontrolieriem, un tie visi uzrādīja pieņemamu temperatūras kontroles precizitāti, kā arī ļoti augstu uzticamību, jo ar šādu shēmas vienkāršību faktiski nav ko salauzt.

Boriss Aladyshkin