Термостат за електрични котао

Опис једноставног и поузданог круга регулатора температуре за систем грејања.

Руска зима је оштра и хладна, и сви знају за њу. Стога се простори у којима се налазе људи морају грејати. Најчешће је централно грејање или појединачни гасни котлови.

Често постоје ситуације када ни једни ни други нису доступни: на пример, у чистом пољу је мала соба пумпе за црпљење воде, а тамо возач ради дежурно. То такође може бити стражарска кула или посебна просторија у великој ненасељеној згради. Постоји много таквих примера.

У свим тим случајевима потребно је организовати грејање коришћењем струје. Ако је соба мала, онда је сасвим могуће направити конвенционални електрични радијатор напуњен уљем за кућну употребу. За већу собу површине око 15 - 20 квадратних метара грејање воде најчешће се врши помоћу радијатора завареног од цеви, који се често назива регистар.

Ако пустите да ствари иду самостално и не пратите температуру воде, пре или касније она ће једноставно прокухати и случај може завршити неуспехом свега електрични котаоПре свега, његов грејни елемент. Да би се спречио такав несретан догађај, температуру грејања контролише термостат.

Једна од могућих опција за такав уређај предложена је у овом чланку. Наравно, ове зиме већ истекну, али не треба заборавити да се сањке најбоље припремају љети.

У функционалном смислу, уређај се може поделити у неколико чворова: сам сензор температуре, уређај за поређење (компаратор) и уређај за контролу оптерећења. Следи опис појединачних делова, њихов дијаграм и принцип рада.

Сензор температуре

Изразита карактеристика описаног дизајна је да се користи као температурни сензор конвенционални биполарни транзистор, који вам омогућава да напустите претрагу и куповину термистори или сензора разних врста, на пример ТЦМ.

Рад таквог сензора заснива се на чињеници да, као и сви полуводички уређаји, параметри транзистора у великој мери зависе од температуре околине. Пре свега, ово је обрнута струја колектора, која се повећава с повећањем температуре, што утиче на рад, на пример, фаза појачања. Њихова радна тачка је померена тако да долази до значајног изобличења сигнала, а будућност ће транзистор једноставно престати да реагује на улазни сигнал.

Ова ситуација је својствена углавном круговима са сталном базном струјом. Због тога се користе транзисторски каскадни кругови са повратним елементима који стабилизују рад каскаде у целини, а такође смањују утицај температуре на рад транзистора.

Таква температурна зависност се примећује не само за транзисторе, већ и за диоде. Да бисте то проверили, користећи дигитални мултиметар, довољно је да "звони" било која диода у смеру напред. Обично ће уређај показати бројку близу 700. Ово је само директан пад напона на отвореној диоди, који уређај приказује у миливолтима. За силицијумске диоде на температури од 25 степени Целзијуса, овај параметар износи отприлике 700 мВ, а за германијеве диоде око 300.

Ако се сада ова диода мало загреје, барем лемљењем, тада ће се та вредност постепено смањивати, па се сматра да је температурни коефицијент напона диода -2мВ / дег. Знак минус у овом случају указује да ће се с порастом температуре напон на диоди смањивати.

Ова зависност такође омогућава употребу диода као сензора температуре.Ако транзисторски прелази „звоне“ истим уређајем, резултати ће бити врло слични, па се транзистори често користе као температурни сензори.

У нашем случају, рад читавог регулатора температуре управо се заснива на овом „негативном“ својству каскаде са фиксном базном струјом. Круг регулатора температуре приказан је на слици 1.

Слика 1. Шема термостата (кликом на слику отворит ћете шему на већој скали).

Сензор температуре је састављен на транзистору ВТ1 типа КТ835Б. Оптерећење ове каскаде је отпорник Р1, а отпорници Р2, Р3 постављени ДЦ рад транзистора. Фиксна пристраност, која је горе споменута, поставља отпорник Р3 тако да напон на емитиру транзистора на собној температури износи око 6,8 В. Стога је у означивању овог отпорника у кругу присутна звездица (*). Овде није неопходно постићи посебну тачност, ако само овај напон није био много мањи или већи. Мерења треба извршити у односу на сакупљач транзистора, који је спојен на заједничку жицу извора напајања.

Транзистор п-н-п структуре КТ835Б није изабран случајно: његов сакупљач повезан је са металном плочом кућишта која има отвор за постављање транзистора на радијатор. За ову рупу транзистор је причвршћен на малу металну плочу на коју је такође причвршћена оловна жица.

Добијени сензор је причвршћен металним стезаљкама на грејну цев. Пошто је, као што је већ напоменуто, колектор повезан са заједничком жицом извора напајања, нема потребе за уградњом изолационе бртве између цеви и сензора, што поједностављује дизајн и побољшава топлотни контакт.

Упоређивач

За подешавање температуре направљен је компаратор који је рађен на оперативном појачалу ОП1 типа К140УД608. Кроз отпорник Р5 напон из емитера транзистора ВТ1 доводи се до његовог инвертирајућег улаза, а напон из мотора променљивог отпорника Р7 доводи се до неинвертирајућег улаза кроз отпорник Р6.

Овај напон поставља температуру на којој ће се оптерећење искључити. Отпорници Р8, Р9 постављају горњи и доњи опсег за подешавање прага компаратора, а самим тим и границе контроле температуре. Употреба отпорника Р4 пружа потребну хистерезу компаратора.

Учитавање управљачког уређаја

Уређај за контролу оптерећења израђен је на транзистору ВТ2 и релеју Рел1. Ево индикације начина рада термостата. Ове ЛЕД су ХЛ1 црвене, а ХЛ2 зелене. Црвена боја значи загревање, а зелена боја подешену температуру. Диода ВД1, спојена паралелно са завојницом релеја Рел1, штити транзистор ВТ2 од напона самоиндукције који се јављају на калему релеја Рел1 у тренутку гашења.

Модерни релеји мале величине омогућавају пребацивање довољно великих струја. Пример таквог релеја је релеј Тианбо приказан на слици 2.

Слика 2. Релеји мале величине Тианбо.

Као што се види на слици, релеј омогућава пребацивање струје до 16А, што вам омогућава контролу оптерећења до 3 кВ. Ово је максимално оптерећење. Да би се лагано олакшао рад контактне групе, снага оптерећења треба бити ограничена на 2 ... 2,5 кВ. Такви релеји се тренутно веома користе у аутомобилским и кућанским апаратима, на пример, у машинама за прање веша. Истовремено, димензије релеја не прелазе величину кутије за шибицу!

Рад и подешавање регулатора температуре

Као што је речено на почетку чланка, на собној температури напон на емитеру транзистора ВТ1 износи око 6,8 В, а када се загрева на 90 ° Ц напон пада на 5,99 В. За такве експерименте, столна лампа са металним сенком је погодна као грејач. и за мерење температуре, кинески дигитални мултиметар са термоелементом, на пример, ДТ838.Ако је сензор склопљеног уређаја постављен на сензору, а лампица се укључује преко контакта релеја, тада ће бити могуће проверити рад склопљеног круга у таквом подешавању.

Компаратор делује на такав начин да ако је напон на инвертирајућем улазу (напон температурног сензора) већи од напона на улазу неинвертираног (напон задате температуре), напон на излазу компаратора је близу напона извора напајања, у овом случају то се може назвати логичком јединицом. Стога је транзисторски прекидач ВТ2 отворен, релеј је укључен, а контакти релеја садрже грејни елемент.

Како се систем грејања загрева, температурни сензор ВТ1 се такође загрева. Напон на његовом емитеру опада са порастом температуре, а када постане једнак, или нешто мање од напона инсталираног на мотор променљивог отпорника Р7, компаратор прелази у стање логичке нуле, па се транзистор закључава и релеј се искључује.

Грејни елемент је без напајања и радијатор се хлади. Транзисторски сензор ВТ1 се такође хлади, а напон на његовом емитеру расте. Чим овај напон постане већи од оног који је поставио отпорник Р7, компаратор прелази у високо стање, релеј ће се укључити и процес ће се поновити поново.

Мало о раду склопа дисплеја, тачније, о сврси његових елемената. Црвени ЛЕД ХЛ1 се укључује заједно са завојницом релеја Рел1 и означава да систем грејања греје. У овом тренутку, транзистор ВТ2 је отворен, а ХЛ2 ЛЕД светли кроз диоду Д2, зелено светло је искључено.

Када се достигне задата температура, транзистор ће се затворити и искључити релеј, а са њим и црвени ЛЕД ХЛ1. Истовремено, затворени транзистор више неће заобићи ХЛ2 ЛЕД, који ће се упалити. Диода Д2 је потребна тако да се ХЛ1 ЛЕД, а с њом и релеј, не могу укључити преко ХЛ2 ЛЕД. Било који ЛЕД је погодан, па њихов тип није наведен. Као диоде Д1, Д2, широко коришћене увозне диоде 1Н4007 или домаће КД105Б су сасвим погодне.

Напајање термостатом

Снага коју потроши струјни круг је мала, тако да можете користити било који исправљач кинеског порекла као извор напајања или саставити стабилизовани исправљач од 12 В. Потрошња струје у кругу није већа од 200мА, тако да је погодан било који трансформатор снаге не веће од 5В и излазног напона од 15 ... 17В.

Круг напајања је приказан на слици 3. Диодни мост је такође направљен на 1Н4007 диодама, а регулатор напона је + 12В на интегрисаном стабилизатору типа 7812. Потрошња електричне енергије је мала, тако да не морате инсталирати стабилизатор на радијатор.

Слика 3. Напајање термостата.

Дизајн термостата је произвољан, већина делова је монтирана на штампаној плочи, боље је ако је и напајање постављено тамо. Сензор транзистора је повезан помоћу оклопљеног двожичног кабла, док је сакупљач транзистора повезан преко екрана.

Пожељно је да на крају кабла постоји троножни прикључак, а његов плоча на плочи. На плочу можете поставити и терминални блок мале величине, мада је то мање згодно од конектора. Таква веза ће увелике олакшати инсталацију сензора и целог уређаја у целини на место употребе.

Готов уређај треба ставити у пластичну кутију, а напоље уградити температурни отпорник Р7 и ЛЕД ХЛ1 и ХЛ2. Боље је ако су и ови делови лемљени на плочи, а у њима се праве рупе.

Спајање на електричну мрежу и спајање грејача врши се преко прикључне траке, коју треба фиксирати унутар пластичног кућишта. Да бисте заштитили цео уређај у целини, везу треба извести према ПУЕ, користећи заштитну опрему.

Направљено је неколико ових регулатора температуре, и сви су показали прихватљиву тачност регулације температуре, као и врло високу поузданост, јер се таквом једноставношћу круга заправо ништа не може покварити.

Борис Аладисхкин