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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Estabilizador térmico com sensor isolado. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, estabilizadores de calor Ao desenvolver estabilizadores térmicos com um triac como elemento de comutação do aquecedor, deve-se prestar muita atenção ao isolamento do circuito de medição da rede elétrica. Na maioria das vezes, para esse fim, um optoacoplador é instalado no circuito de controle do triac e a unidade de medição de temperatura é alimentada através de um transformador abaixador operando a uma frequência de rede de 50 Hz. O autor oferece uma solução original para o problema, que permite prescindir de um optoacoplador e de um transformador de rede e ao mesmo tempo reduzir significativamente o peso e as dimensões do dispositivo. O estabilizador térmico, montado conforme o circuito mostrado na figura, pode ser dividido em duas partes: uma unidade de controle do triac VS1 conectada galvanicamente (microcircuito DD1, transistores VT1, VT2, VT4), que liga o aquecedor, e um sensor unidade (termistor RK1, microcircuito DA1, transistor VT3), isolada da rede por transformador de alta frequência T1.
A unidade de controle triac recebe a tensão de alimentação de um retificador de meia onda com um capacitor de “extinção” C1. A tensão retificada é estabilizada por um diodo zener VD1. Um gerador de pulsos com frequência de aproximadamente 1.1 kHz é montado nos elementos DD1.2, DD10. A cascata no transistor VT1 é um amplificador de pulso com carga de transformador. Sua peculiaridade é a dependência da queda de tensão no resistor R8 da resistência com a qual o enrolamento secundário do transformador T1 é carregado. Portanto, o transistor VT2, fechado na ausência de carga, abre com o aumento da corrente consumida do enrolamento II. O diodo Zener VD3 com resistor de amortecimento R10 e o elemento DD1.3 formam pulsos retangulares, cujas subidas e descidas coincidem com os momentos em que a tensão da rede cruza zero. Quando o transistor VT2 está fechado, o circuito do capacitor C6 está aberto, ambas as entradas do elemento DD1.4 recebem os mesmos sinais e o nível na saída do elemento é baixo. O transistor VT4, e com ele o triac VS1, estão fechados. O aquecedor ligado à tomada XS1 não é alimentado com tensão de rede. Quando o transistor VT2 está aberto, o circuito integrador R14C6 atrasa levemente os pulsos que chegam à entrada 6 de DD1.4, fazendo com que pulsos com duração de aproximadamente 0,3 ms apareçam na saída deste elemento, coincidindo com as transições da rede tensão através de zero. Tendo passado pelo amplificador no transistor VT4, os pulsos no início de cada meio ciclo abrem o triac VS1. O aquecedor está conectado à rede. Desta forma é possível controlar o aquecedor alterando a carga conectada ao enrolamento II do transformador T1, isolado da rede. A tensão deste enrolamento, retificada pelo diodo VD4, alimenta o amplificador operacional DA1 e uma ponte resistiva, cujo braço é o termistor RK1. A tensão de desequilíbrio da ponte dependente da temperatura é fornecida às entradas do amplificador operacional. Como resultado, a uma temperatura abaixo de uma determinada temperatura, o nível de tensão na saída do DA1 é alto e, acima de uma determinada temperatura, é baixo. O limite de temperatura é definido pelo resistor variável R2. Por si só, uma mudança no nível de tensão na saída DA1 não pode levar à abertura do triac VS1, uma vez que a corrente consumida pelo amplificador operacional (aproximadamente 1,4 mA) permanece quase inalterada. O papel de carga variável é desempenhado por uma cascata no transistor VT3 com LED HL1 no circuito coletor. Se a temperatura estiver abaixo do limite, o transistor VT3 abre, o LED acende e o consumo de corrente aumenta para 7 mA. A queda de tensão no resistor R8 no circuito emissor do transistor VT1 aumenta proporcionalmente, o que faz com que o aquecedor seja ligado. O núcleo magnético do transformador T1 é de aço ШЗх6, enrolamento I - 600, II - 1000 voltas de fio PEV-2 0,08. Atenção especial deve ser dada ao isolamento, colocando duas ou três camadas de tecido envernizado entre os enrolamentos e impregnando a bobina acabada com parafina ou verniz resistente à umidade. Termistor RK1 - MMT-4. O diodo Zener VD1 pode ser substituído por KS512A, e como VD3 usar qualquer de baixa potência com tensão de estabilização de 7...9 V. Capacitor C1 - K73-17 ou similar para uma tensão de operação não inferior à indicada no diagrama . As restantes peças são de uso geral. Estruturalmente, o estabilizador térmico pode ser feito na forma de uma única unidade, ou de duas unidades separadas - controle e sensor de temperatura, conectadas entre si por um cabo de dois fios de até vários metros de comprimento. A última opção é mais conveniente para grandes instalações (armazenamento de vegetais, estufas), onde o sensor de temperatura deve ser movido por uma distância considerável. Durante o ajuste, é melhor conectar uma lâmpada incandescente normal ao soquete XS1 em vez de um aquecedor, o que permitirá monitorar visualmente o funcionamento do dispositivo. Ajustar a unidade de controle triac envolve definir o controle deslizante do resistor de corte do potenciômetro R8 para uma posição tal que a tensão através dele seja de pelo menos 0,8 V quando o LED HL1 está aceso e não mais que 0,3 V caso contrário. Para calibrar a escala do resistor variável R2, não é necessário conectar o termostato à rede. O conjunto do sensor é desconectado do enrolamento II do transformador T1 e alimentado por uma fonte de tensão DC de 9...12 V (mais - para os ânodos do diodo VD4 e LED HL1, menos - para o pino 4 do microcircuito DA1). O termistor RK1 é colocado em um ambiente com temperatura conhecida (é controlado com termômetro de laboratório convencional). Ao girar lentamente o eixo do resistor variável, é registrado o momento de ignição ou extinção do LED HL1 e uma marca correspondente é feita na escala. O procedimento é repetido em diversas temperaturas diferentes. Os valores dos resistores R1 e R2 indicados no diagrama correspondem à faixa de temperatura de aproximadamente 0 a 40 °C. Ao alterar os valores do resistor, você pode mover esses limites nas direções desejadas. Concluída a calibração, o sensor é reconectado ao transformador T1. Autor: S.Bezyulev, Shebekino, região de Belgorod
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