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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Estabilizador de calor com uma ampla gama. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, estabilizadores de calor Este dispositivo (ao contrário da maioria dos outros descritos na literatura de rádio amador) usa um termopar como sensor. Isso expande significativamente o escopo do dispositivo proposto. É adequado não apenas para estufas e depósitos de vegetais, mas também para armários de secagem e até fornos elétricos. O estabilizador mantém a temperatura dentro dos limites especificados ligando e desligando o aquecedor elétrico. A corrente máxima da carga comutada (aquecedor) é de 0,1 A a uma tensão de 220 V e com um interruptor triac adicional - 80 A. O intervalo de temperaturas controladas é de 0 ... 500 ° С com um termopar chromel-copel ou 0 ... 1200 ° C com cromol-alumel. O valor da temperatura atual é exibido no display digital LED. Erro de medição - não mais que 1,5% do limite superior do intervalo. A precisão da estabilização térmica depende muito das características térmicas do objeto (câmara térmica e objetos nela) e da posição relativa do termopar e do aquecedor. O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na fig. 1. A tensão desenvolvida pelo termopar VK1 e amplificada pelo op-amp DA1.4 é alimentada nas entradas do op-amp DA1.1 - DA1.3, que servem como comparadores. Os limites para sua operação são definidos por divisores de tensão nos resistores R1-R3, R7-R10. O resistor R2 define o limite de temperatura, abaixo do qual o aquecedor EK1 deve ser ligado. A diferença de temperatura entre ligar e desligar o aquecedor é regulada pelo resistor R8. Com a ajuda do resistor R9, o limite do comparador é definido no amplificador operacional DA1.3. Quando esse limite é excedido, o comparador é acionado, o transistor VT1 abre, como resultado, o LED HL1 acende, sinalizando um aumento inaceitável de temperatura na área controlada.
Os circuitos VD2R14C2 e VD3R17C4 protegem as entradas de disparo DD1.1 contra tensão negativa nas saídas do amplificador operacional e interferência. Dependendo do estado dos comparadores DA1.1 e DA1.2, a saída 5 do trigger é ajustada para nível lógico baixo ou alto. O segundo gatilho (DD1.2) é utilizado para sincronizar os momentos de ligar e desligar o aquecedor com a fase zero da tensão de rede, o que reduz significativamente as interferências geradas pelo dispositivo. Os pulsos gerados pelo optoacoplador U1.2 a partir da tensão do enrolamento secundário do transformador de potência T1 são alimentados na entrada C do gatilho DD1. Com a saída 9 do gatilho DD1.2 é conectado à entrada da chave no transistor VT2. O circuito coletor do transistor inclui o LED HL2 (indicando que o aquecedor está ligado) e o LED do optoacoplador U2. O interruptor SA1 é usado para forçar o desligamento do aquecedor. O tiristor optoacoplador U2 está localizado na diagonal da ponte de diodos VD5 e alterna a carga - o aquecedor elétrico EK1. Naturalmente, a corrente consumida pelo aquecedor não deve exceder os valores permitidos para o tiristor e a ponte.Um aquecedor mais potente pode ser conectado de acordo com o circuito mostrado na fig. 2.
O Triac VS1 deve estar equipado com um dissipador de calor. O nó para exibição da temperatura atual e seu valor definido é montado no chip DA4 K572PV2 (análogo estrangeiro - ILC7107), cuja descrição detalhada pode ser encontrada em [1]. O microcircuito é conectado de acordo com um circuito típico, indicadores LED de sete elementos HG1-HG4 são conectados às suas saídas. Se necessário, pode-se utilizar um indicador de cristal líquido substituindo o chip K572PV2 pelo K572PV5, conforme descrito, por exemplo, em [2]. Se o botão SB1 não for pressionado, a entrada 30 DA4 recebe uma tensão proporcional à temperatura atual da saída do op-amp DA1.4. Caso contrário, DA4 mede uma tensão proporcional à temperatura de ativação do aquecedor definida pelos resistores R2 e R8. A unidade de potência consiste em um transformador T1 com um retificador em uma ponte de diodos VD1 e dois reguladores de tensão integrados - DA2 (+5 V) e DA3 (-5 V). A tensão de alimentação dos circuitos coletores dos transistores VT1, VT2 não é estabilizada. A potência total do transformador T1 é de 5 ... 10 W, o enrolamento secundário é de 15 ... 20 V com uma derivação do meio. O dispositivo pode ser usado resistores fixos MLT, ajuste - SP5-2, variável (R2) - SPZ-45, capacitores K73-17 (C10, C12, C13), óxido - K50-35 ou suas contrapartes estrangeiras, o restante - cerâmica , por exemplo, KM-6. Optoacoplador AOU115G pode ser substituído por ZOU1OZG Em vez dos indicadores LED SA08-11HWA da Kingbright, outros com um ânodo comum também são adequados, por exemplo, Paralight A-561SRD ou KLTs402V - KLTs402E. Na faixa de temperatura de 0 ... 1200 ° C, a sensibilidade cromel-alumel pronta de 1 μV / C é usada como termopar VK40,65. Se a temperatura máxima não for superior a 500 ° C, o cromol-copel (72,85 μV / ° C) também é adequado. Nesta modalidade, o valor do resistor R2 é reduzido para 2,2 kOhm. Na ausência de termopares prontos, eles são feitos independentemente, soldando por pontos as extremidades dos segmentos de arame das ligas correspondentes e conectando fios de cobre comuns de até vários metros de comprimento às extremidades opostas. Não é necessário blindar esses fios, mas eles não devem ser colocados perto de circuitos de energia ou fios que transportam correntes significativas de alta frequência e impulso. Algumas características do dispositivo e do uso de termopares podem ser lidas, por exemplo, em [3]. A configuração do dispositivo consiste em definir as leituras corretas do indicador LED com um resistor de ajuste R6 no mínimo e com um resistor R11 - na temperatura máxima. Esses ajustes são interdependentes, portanto devem ser repetidos várias vezes. Para obter o ganho do op-amp DA1.1 necessário para o termopar cromel-copel, será necessário reduzir o valor do resistor R13. Em conclusão, o resistor R8 define a diferença de temperatura necessária entre ligar e desligar o aquecedor e o resistor R9 - o limite para ligar o alarme de superaquecimento de emergência. Sabe-se que o EMF gerado por um termopar é proporcional não a valores absolutos, mas à diferença de temperatura de suas junções "quentes" e "frias". Para excluir o erro adicional causado por isso, é necessário cuidar da constância da temperatura da junção "fria" (não funcional) do termopar ou compensar suas mudanças. Um dos esquemas possíveis do nó de compensação é mostrado na Fig. 3.
A numeração das peças continua o que foi iniciado nas figuras anteriores. O microcircuito sensível à temperatura DA5 K1019EM1 [4] está localizado nas imediações da junção "fria" e, se possível, em contato térmico com ela. Parte da tensão de saída do chip DD1 é adicionada ao VK1 gerado pelo termopar. Com uma proporção apropriada de resistências dos resistores R30 e R31, a tensão na entrada do amplificador operacional DA1.4 dependerá apenas da temperatura da junção "quente". Literatura
Autor: V.Tushnov
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