Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на октябрь 2018 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 350 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Простой регулятор температуры

Широкое распространение в промышленности получили электронные регуляторы температуры. Примером подобного прибора могут быть изделия фирмы Овен, такой как ТРМ 1 и подобные. Эти регуляторы рассчитаны на использование совместно с метрологически аттестованными датчиками температуры:  ряд термопар K, L типа и др. , а также термосопротивления такие как ТСП, ТСМ. Значительно реже находят применение (в основном для приборов управления вентиляцией) термисторы  NTC и RTC или термосопротивления на основе никеля.

С  точки зрения альтернативы подобным приборам для использования в «бытовом» диапазоне контролируемых сред позиционируются приборы с датчиками типа  DS18B20, представляющие собой электронную микросистему, включающую электронный датчик температуры , на базе полупроводников и цифровой части аналаго-цифрового преобразования и цифрового информационного обмена с микроконтроллером по линии 1-wire.    

В статье [1 ] автором , в качестве основы для регулятора температуры обогрева приточной вентиляции, был использован прибор EVK201, изначально предназначенный для управления холодильным оборудованием. Прибор  же EVK201, в этом случае, подлежал некоторой переделке , связанной со сменой вида регулятора с управления холодильником на управление нагревателем. Такая переделка, однако,  требовала нехитрых манипуляций с прибором EVK201, требующих определенного уровня радиолюбительской квалификации.

Являются ли эти решения обоснованными сточки зрения цены и качества в полной мере? Думается что далеко не всегда. Особенно затруднено их применение в отдаленных районах вдали от сервисных центров и поставщиков электроники.  Предлагаемая здесь схема регулятора температуры достаточно проста  и не содержащего дефицитных деталей. Этот регулятор рассчитан на бестрансформаторное питание, что также удешевляет его реализацию. В качестве датчиков температуры задействуются один или несколько кремниевых диодов, которые показывают хорошую линейность температурной характеристики в широком диапазоне температур  (-60 -- +120), на что обращалось внимание в предыдущей статье автора [3 ].

Основу схемы простого регулятора температуры составляет дифференциальный усилитель на базе операционного усилителя (желательно с микропотреблением) таких как , к примеру К153уд4. С успехом впишутся в данную технологию и  такой усилитель , как к140уд12 или зарубежный  популярный LM358.  Усилитель в схеме работает в режиме компаратора.  

Принципиальная схема регулятора
Рис 1. Принципиальная схема регулятора

Поскольку напряжение питания усилителя (+5В) ниже минимально допустимого для микросхемы К153УД4, то, с целью исключить влияние нелинейности переходной характеристики в зоне малых напряжений, активная зона чувствительности выведена на середину напряжения питания (ок 2,5В) посредством балансировочных резисторов R5 и R7. Такая балансировка, кроме всего прочего, служит для снижения уровня опасности от случаев замыкания проводов температурного датчика на корпус устройства , повышая электрическую безопасность, столь важную для устройств с бестрансформаторным питанием и отсутствием гальванической развязки от напряжения сети. Даже при нарушении герметичности температурного датчика, прикосновение к его частям уже  не представляет никакой опасности.  Сам же температурный датчик при изготовлении надежно изолируют, используя, герметик и термоусадочную трубку.  В качестве датчика удобно использовать кремниевые диоды , имеющие выводы на одну сторону, например, как КД518 и подобный.

Кремниевые диоды на фоне транзистора кт315
Рис 2 Кремниевые диоды на фоне транзистора КТ315

Если эксплуатация регулятора ожидается среде, характеризующейся неблагоприятными факторами, такими как влажность, вибрации и колебания температуры , устройство целесообразно выполнить в виде «эпоксидного брикета», технологии, описанной в более ранних статьях [ 2].   На фото 1 представлено готовое устройство регулятора.

Фото 1 

Для испытания работы регулятора температуры был проведен натурный эксперимент, который представлен на  прилагаемом видео.

В качестве нагревателя было удобно использовать лампу накаливания. На видео хорошо видно, что при установке датчика температуры непосредственно на колбу лампы , после нескольких секунд «перерегулирования» , система устанавливается в динамическое равновесие, которое характеризуется  достаточно частым включением и отключением нагревателя. Интересно отметить, при этом,  что не доходя  до порога переключения 2—3 град силовой симистор начинал работать на одной полуволне сетевого напряжения. Это свойство регулятора является неоспоримым плюсом, который существенным образом снижает уровень перерегулирования (термодинамической ошибки) работы схемы. В таком экспериметально-испытательном режиме схема  проработала несколько дней, причем лампа накаливания не перегорала при этом ни разу. Это, попутно, наводит на мысль, что и время жизни самих ламп накаливания удавалось бы существенно увеличить, осуществляя ее включение и отключения в моменты перехода сетевого напряжения через нулевой уровень.    Отметим также, что данная схема применима для активных нагрузок (лампы накаливания, ТЭНы  и т.п. ).

На схеме рис 1  представлена схема регулятора «общего назначения» , работающего в диапазоне температур 0—30 Град. Если требуется температурный регулятор на какой-либо узкий диапазон температур схему можно доработать. Так, для управления тепловым режимом в инкубаторе (рабочий интервал температур 35-43 град), схема дифференциального усилителя будет выглядеть , как показано на рис2 (сам температурный датчик состоит здесь уже из двух, соединенных последовательно, кремниевых диодов).

 

Обходя витрины магазинов запчастей бытовой электротехники можно иногда встретить в продаже  начинку бытового тепловентилятора (фото 2).


Фото 2

Такая сборка содержит, кроме проволочного нагревателя из нихрома, также термостат (фото 3), как терморегулирующий элемент и, иногда,- термопредохранитель.


 Фото 3

На наш  взгляд, недостатком такой, очень широко распространенной схемы является то, что из-за хаотичного переключения термостата в течение эксплуатации этот термостат быстро изнашивается. Когда  хозяин тепловентилятора  приносит его в ремонт с диагнозом  «не греет», мастер-ремонтник  в лучшем случае, находит замену неисправному термостату, а в некоторых случаях, подключает нагреватель «напрямую» , после чего последний быстро перегорает и служит дополнительной пожарной опасностью.  Гораздо лучше, на наш взгляд ,применить для регулирования температуры нагревателя не термостат схему наподобие рассматриваемой в статье. Это, помимо увеличения срока службы аппарата также снижает и некоторый дискомфорт, связанный с температурным контрастом подогреваемого воздуха (наличие этого контраста  не удивительно, поскольку термостат достаточно инерционен не только по температуре, но и по времени срабатывания). 

На фото 4  как раз изображен  рабочий макет подобного устройства.


Фото 4

Диодный датчик температуры располагают  в верхней зоне на выходе подогретого воздуха. Сам регулятор температуры  располагается снизу , на «шасси» с расположением установочного потенциометра в удобном для использования месте.  Реакция регулятора на изменения температуры ТЭНа в этом случае оказывается фактически мгновенной и , следовательно, температурный контраст не ощущается.   

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то что данное устройство с бестрансформаторным питанием и отсутствием гальванической развязки от напряжения сети является относительно безопасным при эксплуатации, его наладка требует повышенной внимательности и осторожности.

Ссылки:

  1. http://cxem.net/master/90.php
  2. http://cxem.net/beginner/beginner133.php
  3. http://cxem.net›/arduino/arduino232.php

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
U Линейный регулятор
LM78L05
1 Поиск в Utsource В блокнот
DA1 К153 УД41 Поиск в Utsource В блокнот
V1 Симистор
BT139B-800
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD1 СтабилитронКС 210Б11 Поиск в Utsource В блокнот
VT1 Биполярный транзистор
BC557C
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD2 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD3 Оптопара
MOC3023
1 Поиск в Utsource В блокнот
D Диодный мост
DB107
1 Поиск в Utsource В блокнот
R1, R2 РезисторМЛТ - 0.52 12KПоиск в Utsource В блокнот
R4, R3 РезисторМЛТ-1252 10KПоиск в Utsource В блокнот
R5, R7 Резистор2 100KПоиск в Utsource В блокнот
R6 Подстроечный резисторСП3-16а1 22KПоиск в Utsource В блокнот
R8 РезисторМЛТ-1251 20KПоиск в Utsource В блокнот
R9 РезисторМЛТ-1251 3,6KПоиск в Utsource В блокнот
R10 РезисторМЛТ-1251 510Поиск в Utsource В блокнот
R11 РезисторМЛТ-1251 160Поиск в Utsource В блокнот
C1 КонденсаторR50-351 33мкФПоиск в Utsource В блокнот
С2 КонденсаторК50-351 15мкФПоиск в Utsource В блокнот
С3 КонденсаторКМ51 1мкФПоиск в Utsource В блокнот
LD1 Светодиод
АЛ307А
1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

Опубликована: Изменена: 11.02.2018 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (41) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
fanton #
Можно было и проще. Электронная схема тоже не надежная
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Ну покажите тогда - как проще и что ненадежно.
Не здесь, а на форуме хотя бы. Там можно и картинку и схему выложить. А то на словах все горазды, а как до дела, так сразу и в кусты!
Ответить
0
Smelter2 #
При таком режиме коммутации большой нагрузки - ваши зубы в опасности. Свет будет дико моргать во всём доме или во всей деревне.Если есть необходимость в "тепловом градиенте" - ФИ, без вариантов!
Схема электрическая принципиальная - безобразно нарисована! C3 в воздухе висит или он "накидной"? Что за точки повсюду?
Отредактирован 09.02.2018 11:20
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Нагрузка подключается при переходе через 0 сетевого напряжения. Это самый "дружественный" для силовой сети режим коммутации. Вы сначала сами попробуйте , тогда и поговорим
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
C3 в воздухе висит или он "накидной"?
Конденсатор подключен между выводами 2 и 3 операционника, очевидно
Ответить
0
Smelter2 #
А докажите, что C3 куда-то подключен. Схема нарисована безобразно, на уровне дилетанта.
Ещё раз повторяю: если нагрузка огромная - ваша схема - дёргалка через ноль будет хаотично просаживать сетевое напряжение. Лампочки у всех на одной фазе будут мигать. Уже проверено многими электриками, но только не вами. За такую "дружественную" коммутацию обычно соседи ищут кто виноват и полюбовно решают, что делать с этим другом.
Отредактирован 11.02.2018 18:08
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
.Если есть необходимость в "тепловом градиенте" - ФИ, без вариантов!
Вот это как раз и будет кошмаром для соседей
ФИ метод искажает 50Гц , что там и радио помехи и помехи по сети значительно возрастают
Изучайте теорию и матчасть!
Уже проверено многими электриками
А тут не электрика рулит , а электроника
Электрики в эти тонкости не вдаются
А докажите, что C3 куда-то подключен.
Конденсатор C3 объяснил куда подключен постом выше (UP)
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Это я подсмотрел подключение С3 в старых журналах "Радио" в публикациях касаемо термометрах на ОУ. Хотя может лучше, не жалеть и по конденсатору поставить на прямой и инверсный входы. Но, если честно, шумы на входах здесь не беспокоят, поскольку открывание определяется импульсом нуль органа на VT1
Ответить
0
Zlodey #
А чего схема такая незаконченная?
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Да основная схема там выше. Неоконченная схема - это вариант измерительного узла для инкубатора
Ответить
+2
lazyed #
VT1 никогда не откроется .
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Откуда вы знаете? Я же говорю делал уже не раз. Изучайте, как транзистор работает
Ответить
0
makcucm8 #
Говоря по простому, чтобы открылся PNP транзистор на его базе напряжение должно быть меньше, чем на эмиттере. По вашей схеме на базе может быть напряжение только больше, т.е. закрывающее.
Может вы и делали, но не правильно нарисовали схему
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
По вашей схеме на базе может быть напряжение только больше, т.е. закрывающее.
Это не так. Внимательно посмотрите схему. Я не собираюсь объяснять Вам здесь как работают операционные усилители и прочие электронные компоненты. Более того , многое в этой и др. статьях нужно будет читать между строк...
Ответить
0
makcucm8 #
Да, упустил из виду VD2.
Ответить
0
sergej_shaggy #
Чтобы открылся биполярный транзистор должен проходить ток через базу. Напряжением управляются полевые транзисторы. По схеме то транзистор откроется. Немного не понял, по видимому именно такое включение обеспечивает включение оптопары и симистора при переходе через ноль. Но реально схема нарисована в виде тяжелом для понимания. Да и, честно говоря, схема не впечатлила. Не вижу ее преимуществ перед терморегулятором на паре транзисторов. А работа в режиме компаратора без гистерезиса - это вообще что-то.
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Да и, честно говоря, схема не впечатлила
На то она и "простая" , чтобы особо не впечатлять
А работа в режиме компаратора без гистерезиса - это вообще что-то.
Отменить
А это меня вообще как-то не грузит. Гистерезис делают там, где это имеет смысл. А здесь - нет реле , нет и смысла
Ответить
0
sergej_shaggy #
Терморегулятор на паре транзисторов еще проще. А гистерезис делают не из-за реле, а из-за того, что при определенных условиях простой пропорциональный регулятор может пойти "вразнос". Шириной гистерезиса можно это корректировать.
Не переживайте так. В целом схема рабочая, Вы ее собрали, для определенного круга задач она вполне пригодна. А раскритиковать можно любую схему. Вопрос в том, как Вы отнесетесь к критике. Или Вы прислушаетесь и сделаете выводы или Вы идете в "отрицаловку", как это сейчас происходит.
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
А гистерезис делают не из-за реле, а из-за того, что при определенных условиях простой пропорциональный регулятор может пойти "вразнос"
Не советую применять "крутых" выражений, там , где это не к месту. Что здесь пойдет "вразнос"?Обратная связь отрицательная по температуре и это главное. Нагрузка - лампа или ТЭН. Нет двигателей и соленоидов. При необходимости (например, когда температура должна регулироваться подачей пара паровым клапаном) в схему нетрудно ввести гистерезис, путем пары дополнительных резисторов..
Отредактирован 11.02.2018 05:34
Ответить
0
makcucm8 #
Эх, чтоб проходил ток надо приложить разное напряжение. А при одинаковом напряжении ток не потечет.
Ответить
+1
LazyEd #
База VT1 напрямую соединена с выходом моста. Напряжение на базе будет постоянным и независимым от состояния ОУ. Попробуйте опровергнуть.
Ответить
0
LazyEd #
Был неправ. Проглядел отсутствие конденсатора после моста. Хотел удалить предыдущий комент, но не нашел как.
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Проглядел отсутствие конденсатора после моста
Это такой схемотехнический прием, чтобы выделить момент перехода напряжения через 0. В других статьях я его часто применяю.
http://cxem.net/pitanie/5-313.php
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Не вижу ее преимуществ перед терморегулятором на паре транзисторов.
На паре транзисторах делают, когда в качестве датчика температуры используют термистор. Здесь (датчик температуры из диода ) необходим большой коэффициент усиления, что на транзисторах реализовать будет сложнее
Ответить
0
sergej_shaggy #
Все, согласен со всеми Вашими замечаниями. В том числе и с предыдущими. Схема идеальна для своего предназначения и своей ценовой категории. Больше никакой критики. Давайте жить дружно :)
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Хорошо отношусь к конструктивной критике. Кстати гистерезис в рассматриваемом примере не нужен до смерти. Представьте, что вы пришли в холодное помещение и есть желание согреть ноги тепловентилятором. При существующем положении дел это вам быстро надоест из-за постоянного контраста (чередования горячего и холодного воздуха) , где данная схема все таки решает эту проблему.
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Ещё вспомнил. Года 4 назад фен купил промышленный, достаточно мощный, с нагревом 2 КВт. Но и там та же система с термостатом! Идет постоянный контраст температуры выходящего воздуха. Для тонких работ с пластиками это плохо подходит. (Видимо, надо было покупать "хороший" , стоимостью в несколько раз дороже...) Вот для таких устройств этот регулятор был бы в самый раз - без трансформатора и всяких там импульсных БП...
Ответить
0
Незнайка #
Зачем городить такую схему для управления MOC3023, когда есть специализированные оптосимисторы MOC306x, MOC308x со встроенной схемой идентификации нуля? Схема явно нерациональная и избыточная!
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Схемы такие есть, это так. Но они во- первых дороже. А самое главное MOC3023 открывается здесь коротким импульсом 300-400 мкс и , таким образом, происходит экономия на собственном энергопотреблении схемы. Можно добавить, за счет этого, ещё функциональные блоки.
Ответить
0
Bronius #
Плюсанул пару раз lazyed , тем самым как бы упрекнув автора. И очень сожалею, я так поступил не до конца понявший схему... Теперь ясно зачем перемычка от диодного мостика на базу VT1
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Смотрите на форуме по теме выложил материал по применению регулятора для кондиционирования аквариума (ссылка см. первый пост)
Ответить
0
shara #
Насколько стабильно ведет себя симистор без снаберной RC цепи ?
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Если внимательно смотреть будете data sheets на симистор. Там снабберная цепь указана как optional.
По моему для активных нагрузок она не обязательна, тем более симистор выбран с большим запасом по напряжению "пробоя" и тем более , что коммутация происходит в моменты нулевого напряжения
Ответить
0
shara #
Я внимательно смотрел даташит на тиристор. Очень жаль, что Вы не знаете о dv/dt и что тиристоры легко открываются от импульсных помех в сети. И напряжение пробоя и активная нагрузка не имеют значения, тиристор будет открыт внешней помехой. Это явно наблюдается нестабильностью свечения бытовых димеров при старте холодильника и других импульсных источников помех.
Ну я не художник, я так не вижу)
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Если взять схему из форума

http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=199853

то действительно там имеет место влияние помех, но
на процессе нагрева это никак не сказывается, а во- вторых можно дополнительно защитить схему от таких помех установкой керамического конденсатора примерно 1-2 нФ сразу на выходе мостика (писал об этом ниже)
смотрел даташит на тиристор
Т.Е. на симистор. Схема кардинально отличается от диммера тем, что имеется возможность реализации автоматического управления режимами работы симистора
Ответить
0
shara #
А ничего, что на БЭ транзистора прикладывается обратное напряжение?
И как надежно закрываются диоды выпрямительного моста, с нагрузкой в 20 кОм ?
А нет ли пульсации напряжения питания с шунтированием стабилизатора резистором 3,6 кОм?
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
Выше все это обсуждали. Смысла повторяться не вижу. Советую внимательнее смотреть схему. Она достаточно проста. На форуме приведен ещё более простой вариант, все работает
Ответить
0
shara #
Не осуждалось обратное напряжение БЭ и надежность закрытия диодов моста.
Когда я делал синхронизацию в подобной схеме и заводил напряжение после моста на АЦП контроллера, выяснилось, что напряжение пульсации не опускается до нуля и необходима дополнительная нагрузка с выхода моста на общий провод. Пришлось зашунтировать резистором менее килоома
Ответить
0

[Автор]
dkg10 #
В данной схеме эту функцию выполняет резистор R8 20К. С помощью операционника происходит подтяжка к 0 и транзистор VT1 тогда открывается. Хотя резистор R8 не низкоомный, поэтому стоит рассмотреть также установку параллельно ему небольшого конденсатора 1Н впараллель R8? чтобы фильтровать шумы близь нулевой шины. В схемах посвященных регуляторам мощности он есть, но там и резисторы подтяжки высокоомные
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Мультиметр Mastech MS8268 LC-измеритель LC100-A
вверх