Termostat electronic pentru răcitor de ulei

Un articol despre cum se înlocuiește un regulator mecanic de temperatură al unui calorifer de încălzire cu ulei.

Destul de des în viața de zi cu zi, trebuie să folosiți radiatoare de ulei pentru încălzire. De regulă, astfel de zile vin toamna, când este deja destul de frig afară, iar utilitățile publice nu se grăbesc să pornească încălzirea centrală în apartamente. Aceste radiatoare nu ard oxigenul aerului, spre deosebire de alte tipuri de aparate electrice de încălzire.

Temperatura de încălzire pentru astfel de radiatoare este setată cu ajutorul unui regulator electromecanic, a cărui bază este o placă bimetalică - controlează funcționarea contactului mecanic. Acest contact oprește încălzitorul la atingerea temperaturii setate.

Când un astfel de regulator devine inutilizabil, acesta nu poate fi reparat în aproape o sută la sută din cazuri. Este imposibil să folosiți un radiator fără un controler de temperatură: fie trebuie să îl porniți manual periodic - să îl opriți, fie să stați și să așteptați să se producă un incendiu. Regulatorul de temperatură semiconductor descris în acest articol va ajuta să scapi de această situație.

Senzori de temperatură semiconductori

O caracteristică distinctivă a acestui controler este faptul că nu necesită calibrarea temperaturii, deoarece utilizează senzorul LM335AZ, calibrat deja la fabricarea sa de către producător.

Există mai multe tipuri de senzori de temperatură calibrați, de exemplu DS1621, DS1820 și alții. Acești senzori asigură citirea temperaturii în formă digitală, astfel încât rezultatul măsurării este disponibil numai dispozitive de microcontrolercare necesită programare.

Senzor analog de temperatură LM335AZ

Senzorul LM335AZ oferă rezultatul măsurării forma analogică (tensiune), care nu necesită utilizarea de microcontrolere și programe de scriere. Este suficient să asamblați un circuit simplu, iar dispozitivul va funcționa așa cum a fost prevăzut. Schema regulatorului de temperatură descris este prezentată în figura 1.

Figura 1. Termostat pentru răcitorul de ulei.

Conform principiului de funcționare, LM335AZ este una dintre varietățile unei diode zener controlate cu semiconductor, a căror tensiune de stabilizare depinde de temperatura ambiantă. Această caracteristică este strict standardizată și se ridică la 10 mV / ° C. În acest caz, coeficientul de temperatură al tensiunii (TKN) este pozitiv, adică cu o creștere a temperaturii cu fiecare grad, tensiunea la ieșirea unui astfel de senzor crește cu 10 mV.

Producătorul garantează că atunci când temperatura se schimbă în -40 ... + 100 ° C, caracteristica senzorului este liniară, iar eroarea nu este mai mare de ± 1 ° C. O astfel de precizie este suficientă pentru a controla temperatura încălzitorului. Trebuie menționat separat că astfel de parametri vor fi realizați la un curent prin dioda zener la un nivel de 0,45 ... 5,0 mA.

Senzorii LM335AZ sunt calibrați pe scala de temperatură Kelvin. Pentru a transfera temperatura din grade Celsius familiare tuturor, va trebui să folosim următoarea formulă: t ° K = 273 + t ° C. Având în vedere coeficientul de temperatură menționat anterior al senzorului 10 mV / ° C, tensiunea în milivoliți la ieșirea sa va fi de zece ori mai mare decât citirea în grade.

Un exemplu simplu: dacă în camera noastră termometrul de perete arată 25 de grade, atunci tensiunea la ieșirea senzorului LM335AZ va ​​fi (273 + 25) * 10 = 2980 mV sau 2,98 V. Este ușor de calculat că dacă răcitorul de ulei este încălzit la 70 ° C tensiunea la ieșirea senzorului LM335AZ va ​​fi (273 + 70) * 10 = 3430 mV sau 3,43 V. Se pare că pentru a crea un termostat trebuie doar să măsurați tensiunea la ieșirea senzorului și să o comparați cu tensiunea de referință, care stabilește temperatura de încălzire.

După o examinare atât de detaliată a senzorului, putem trece la descrierea schemei de circuit a termostatului, care conține un număr mic de piese, este ușor de fabricat și nu necesită aproape nicio ajustare.

Alimentare termostat

Sursa de alimentare pentru regulatorul de temperatură este asamblată conform schemei binecunoscute cu un condensator de stingere. În diagramă, acesta este C1. În paralel, este instalată o rezistență R1 prin care condensatorul de mai sus va fi descărcat după deconectarea dispozitivului de la rețea.

Mai ales, această descărcare este necesară la configurarea și fabricarea unui regulator de temperatură - trebuie să fiți de acord că nu este foarte plăcut să primiți șocuri electrice, agățând un condensator încărcat la tensiunea de alimentare pentru uitare.

Rezistorul R2 reduce curentul de intrare atunci când este conectat la rețea, iar în situații de urgență acționează ca o siguranță. Puterea sa ar trebui să fie de cel puțin 1 wați. La capacități mai mici, acest rezistor se arde din cauza distrugerii stratului rezistiv chiar și cu un dispozitiv complet funcțional.

Tensiunea redusă de punte cu ajutorul diodei Zener VD2 este limitată la 12V, iar condensatorul C4 netezește ondulările. Condensatorul C6 este proiectat pentru a netezi interferențele pulsate și de înaltă frecvență care provin din rețea. Tensiunea de 12 V este utilizată pentru a alimenta cipul - comparator, LED-uri indicatoare HL1, HL2 și optocoupleer triac cu LED U1.

A doua etapă de stabilizare este realizată pe un stabilizator integrat 78L05, care are o tensiune de ieșire de +5 V. Această tensiune este utilizată pentru a alimenta senzorul de temperatură și a obține o tensiune de referință la intrarea comparatorului. Stabilitatea întregului dispozitiv depinde de stabilitatea acestei tensiuni.

Senzorul de temperatură VK1 primește putere de la stabilizatorul DA2 prin rezistența R3. Tensiunea de la senzor prin filtrul de suprimare a zgomotului R4, C2, R5 este furnizată la intrarea 3 neinversantă a comparatorului (comparator) DA1.1.

O tensiune de referință este, de asemenea, furnizată la intrarea de inversare 2 a comparatorului printr-un filtru de suprimare a interferențelor R14, C3, R6, care stabilește temperatura de încălzire.

Configurarea dispozitivului se reduce la setarea tensiunii pe care senzorul o va emite la temperatura maximă setată folosind rezistența de reglare R15 de pe circuitul de ieșire din stânga al rezistorului R17. Dacă limitați încălzirea la 70 ° C, atunci pe scara Kelvin aceasta corespunde la 343 ° K, deci tensiunea senzorului va fi de 3, 43 V. La o temperatură, de exemplu, 80 ° C, 3,53 V.

La rândul său, tensiunea în conformitate cu capătul inferior al intervalului ar trebui să fie setată pe partea dreaptă, în conformitate cu circuitul de ieșire al rezistenței R17. Această setare se face selectând rezistența R18. Rezistorul R17 poate fi, de asemenea, sub mâna unei valori nominale greșite, așa cum este indicat în diagramă. Având în vedere că la 0 ° C (care corespunde cu 273 ° K), tensiunea senzorului este de 2,73 V la ieșirea senzorului, puteți utiliza raportul R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 pentru un calcul aproximativ al valorilor acestor rezistențe. 73, din care este ușor de calculat rezistența oricărui rezistor.

Principiul funcționării circuitului

Acum câteva cuvinte despre cum funcționează circuitul. Tensiunea de la senzorul de temperatură este furnizată la intrarea ne-inversantă a comparatorului 3. Tensiunea de la motorul cu rezistență R17 este furnizată la intrarea 2 de inversare. În timp ce tensiunea la intrarea care nu se inversează este mai mare decât la cea inversă, tranzistorul de ieșire al comparatorului este deschis, astfel încât LED-ul optocuplactorului triac U1 este luminat. Pentru a indica starea deschisă a optocuptoarelor, se utilizează LED-ul roșu HL1. La rândul său, de asemenea, deschis triac VS1 și încălzitor conectate.

Pe măsură ce radiatorul se încălzește, tensiunea la ieșirea senzorului VK1 crește. De îndată ce această tensiune depășește tensiunea la intrarea inversă, tranzistorul de ieșire al comparatorului se închide și LED-ul optocupla se stinge - încărcarea se va opri.

După ce radiatorul se răcește oarecum, ciclul de încălzire se va repeta din nou.Cât de mult se răcește radiatorul datorită lățimii buclei de histereză a comparatorului, care depinde de rezistența rezistorului R7. Condensatorul C5 împiedică excitatorul comparativ la frecvențe înalte.

LM2903N conține doi comparatori. Prin urmare, este posibilă asamblarea unui indicator pe al doilea comparator, care să indice că încălzirea este completă și că există tensiune în rețea. Acest indicator este montat pe DA1.2 și LED-ul verde HL1, care se va aprinde atunci când încălzitorul este oprit.

Câteva cuvinte despre detalii. Rezistențele R9, R12 sunt concepute pentru a asigura modurile de funcționare ale unui tranzistor fotoelectric optocuplear, iar lanțul R8, C9 este proiectat pentru a suprima tensiunile de tensiune pe triac VS1. Triac importat prezentat în diagrama poate fi înlocuit cu succes de TS 112-16 sau TS 125-22. Cu astfel de triacuri, este posibil să comutați sarcini de până la 2,5 kW. Pentru a le instala, veți avea nevoie de un mic calorifer, din care triacul trebuie să fie izolat cu garnituri mici sau ceramice.

Proiectarea regulatorului este arbitrară: dacă proiectarea răcitorului de ulei permite, atunci acesta poate fi instalat în interior. Puteți face, de asemenea, un termostat sub forma unei unități separate. În acest caz, desigur, va trebui să îl puneți într-un fel de incintă. LED-urile HL1, HL2 și mânerul rezistenței variabile R17 ar trebui să fie afișate pe partea exterioară a carcasei, cu ajutorul căreia puteți ajusta într-o anumită măsură temperatura de încălzire. LED-urile HL1, HL2 pot fi de orice tip, în timp ce HL1 sunt verzi și HL2 roșii.

Dispozitivul este realizat pe o placă de circuit imprimat, a cărei versiune posibilă este prezentată în figura 2.

Figura 2. Placa de circuit a termostatului.

Pentru instalarea pe placă au fost utilizate următoarele tipuri de piese: condensatoare interne de oxid K50-35 sau importate, condensatoare de film C1 și C9 tip K73-17, restul condensatoare ceramice de dimensiuni mici. Condensatoarele de oxid trebuie să aibă o temperatură admisă de cel puțin +105 ° C, ceea ce este indicat în cazul condensatorilor.

Rezistențe fixe tip MLT 0.125 sau importate. Rezistență de tuns R1 tip СП5-28 abb sau o altă rotație - cu ajutorul său, limita superioară a încălzirii va fi setată mai precis.

Rezistenta variabila tip sârmă R17 PPB-3V. Scopul său este să stabilească temperatura de încălzire. Cel mai bine este să instalați acest rezistor în locul vechiului regulator electromecanic.

Senzorul de temperatură LM335AZ, dacă proiectul caloriferului îl permite, trebuie instalat în locul unde a fost instalat anterior senzorul electromecanic. În acest caz, vechiul senzor, desigur, va trebui eliminat. Conectarea senzorului la placa de circuit imprimat se realizează cel mai bine cu o pereche de fire răsucite. Acest lucru va reduce semnificativ efectul interferenței asupra funcționării întregului dispozitiv în ansamblu.

Când regulatorul este proiectat ca o unitate separată, ledurile HL1, HL2 sunt instalate direct pe placă. Și dacă placa poate fi ascunsă în interiorul încălzitorului, atunci pentru a instala ledurile, va trebui să găuriți orificiile din corpul încălzitorului. În acest caz, LED-urile trebuie să fie plasate pe o placă de material izolant, de exemplu, fibra de sticlă sau getinak.

Configurarea dispozitivului este ușoară. În primul rând, ar trebui să verificați dacă instalarea respectă schema și absența unor defecte sub formă de trasee de circuit pe placă sau de ruperea acestora. După aceea, asigurați-vă că există o tensiune de +12 V la dioda zener VD1 și o tensiune de +5 V la ieșirea din stabilizatorul DA2.

După aceste verificări, utilizați rezistența de tundere R15 pentru a seta tensiunea de 3,43 V pe circuitul de ieșire din stânga al rezistenței variabile R17 Puteți verifica funcționarea corectă a regulatorului rotind rezistența variabilă R17. În acest caz, ar trebui să acordați atenție indicatorilor LED.

Toate măsurătorile trebuie efectuate în raport cu borna negativă a condensatorului C4 folosind un multimetru digital, de exemplu, tastați DT838 sau altele asemenea.

Nu uitați că designul nu are izolare galvanică de rețeaua electrică. Prin urmare, trebuie să fii atent și atent și cel mai bine este să folosești un transformator de izolare. Dar puterea unui astfel de transformator nu este suficientă pentru a alimenta răcitorul de ulei, așa că pentru momentul punerii în funcțiune (în timp ce totul este pe masă și accesibil), elementul de încălzire poate fi înlocuit cu un bec convențional cu o putere de 25 ... 100 de wați.

Senzorul de temperatură în timpul procesului de reglare poate fi încălzit pur și simplu cu o lamă de lipit sau doar o lampă menționată. În acest caz, lampa de control se va stinge la atingerea temperaturii setate și se va aprinde după o răcire a senzorului. Gradul de răcire al senzorului depinde de histerezisul comparatorului, așa cum este descris mai sus.

Boris Aladyshkin