Stabilizatory temperatury w urządzeniach gospodarstwa domowego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła

 Komentarze do artykułu

Opublikowany artykuł poświęcony jest doborowi i praktyce realizacji maszyn elektronicznych przeznaczonych do utrzymywania wymaganej temperatury w różnych urządzeniach gospodarstwa domowego. Zalecenia autora mogą przydać się wielu radioamatorom - projektantom.

Zakres stosowania stabilizatorów temperatury w urządzeniach stosowanych w gospodarstwie domowym jest dość szeroki. Są to na przykład pomieszczenia do przechowywania warzyw, akwaria, małogabarytowe inkubatory, komory do gotowania pszczół, szklarnie i wiele innych. Obszerna literatura poświęcona jest projektowaniu termostabilizatorów o różnym przeznaczeniu oraz opisowi ich działania. A jednak temat ten moim zdaniem pozostaje aktualny, zwłaszcza dla tych, którzy sami zdecydowali się na zbudowanie takich urządzeń. Biorąc pod uwagę pewne trudności związane z zakupem szeregu części, a także różne warunki pracy stabilizatorów, przed opisaniem konkretnych konstrukcji chciałbym zatrzymać się na kilku kwestiach ogólnych.

Przede wszystkim przystępując do projektowania stabilizatora termicznego należy określić moc grzałki, która zapewni wymaganą temperaturę w danej objętości. Jest to odrębne, czasem złożone zadanie wymagające obliczeń termotechnicznych. Do przybliżonych obliczeń można użyć prostych wzorów. Czyli np. aby zabezpieczyć żywność przed zamarznięciem w warzywniaku przy temperaturze zewnętrznej do -30°C w skrzyni z desek lub płyty wiórowej o grubości 20 mm z warstwą styropianu o grubości 25...30 mm , wymagana moc grzejnika powinna być następująca, jak wskazano w [1]: P = V2/3, gdzie P to moc grzejnika wyrażona w watach; V to wewnętrzna objętość pudełka w litrach.

W przypadku loggii, szklarni ramowej pokrytej szkłem lub polietylenem wymaganą całkowitą moc grzejnika określa się ze wzoru [2]:

P \u1,23d XNUMX Sp Kt (cyna - tnap),

gdzie P to moc grzejnika w watach; Sp - całkowita powierzchnia chłodnicza (ściany, podłoga, sufit) w m2; Kt – współczynnik przenikania ciepła w W/m2°C; cyna i tout to odpowiednio temperatura wewnętrzna i zewnętrzna w stopniach. Wartość współczynnika Kt może wynosić od Kt = 3,3 (dla szyb zespolonych) do Kt = 7,5 (dla jednowarstwowej folii polietylenowej).

Każdy stabilizator temperatury zawiera czuły element - czujnik temperatury i wzmacniacz sygnału czujnika; urządzenie lub komparator do porównywania sygnałów; klucz elektroniczny realizujący funkcje aktuatora; zasilacz i element grzejny.

Jako czujnik temperatury stosuje się termistory serii KMT, MMT, ST, których współczynnik temperaturowy rezystancji (TCR) jest ujemny - 2...7% / st. - i zmienia się w zależności od temperatury, a tolerancja wartości rezystancji termistora wynosi 10...30%. W amatorskich stabilizatorach termicznych najczęściej stosuje się termistory ze względu na ich duży TCR. Jednak ich znaczna nieliniowość i duże tolerancje wymagają indywidualnego dostosowania projektowanych termostabilizatorów, kalibracji wag, co utrudnia wymianę w przypadku naprawy.

Obliczanie parametrów mostka z termistorem półprzewodnikowym, przy podwyższonych wymaganiach dotyczących dokładności, opisano np. w [3, 4].

Czujniki temperatury serii TSM - miedziane - posiadają najlepsze właściwości metrologiczne. Ich TKS jest dodatni, ale wynosi tylko 0,3% / stopień = 1/293°, a liniowość charakterystyki jest zapewniona w szerokim zakresie temperatur. Należą do urządzeń o wysokiej klasie dokładności (0,1...0,5%) i mogą pracować nawet w agresywnym środowisku. Wadą TSM jest jego stosunkowo duża długość (około 300 mm) i wysoki koszt.

Mniej znaną czujnikiem temperatury jest dioda krzemowa, której ujemny współczynnik konwersji wynosi 2 mV/stopień. [5, 6]. Prawie każda dioda krzemowa małej mocy zapewni liniową konwersję temperatury na napięcie.

Każdy z wymienionych tutaj przetworników termicznych zwykle wchodzi w skład jednego z ramion mostka rezystancyjnego, którego źródło zasilania jest stabilizowane. Sygnał wyjściowy mostka podawany jest na wejście urządzenia porównawczego lub, w razie potrzeby, wstępnie wzmacniany. Do porównania sygnałów najwygodniej jest użyć komparatora, czyli wzmacniacza operacyjnego (wzmacniacza operacyjnego) z dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Funkcję porównania może pełnić dowolny wzmacniacz operacyjny serii K140, K553 lub specjalnie zaprojektowane komparatory serii K554. Najkorzystniejszym komparatorem jest K554SAZ, który zapewnia prąd wyjściowy do 50 mA, co pozwala na bezpośrednie włączenie przekaźnika elektromagnetycznego siłownika bez dodatkowego wzmacniacza.

O wyborze tego lub innego typu przekaźnika decydują dwa czynniki - wartość prądu roboczego oraz dopuszczalne napięcie i prąd jego styków przełączających. Przy napięciu sieciowym 220 V styki przekaźnika muszą niezawodnie przełączać prąd grzejnika. Najpopularniejszymi przekaźnikami małej mocy są RES8, REN18 [7]. Uzwojenia przekaźników REN20 i MKU-48 (paszport 4.509.146) przystosowane są do pracy bezpośrednio z sieci napięcia przemiennego 220 V o dopuszczalnym prądzie stykowym 5 A, co w praktyce pozwala na ich zastosowanie w większości przypadków. Przy równoległym połączeniu dwóch grup styków przekaźniki te umożliwiają załączenie grzałek o łącznej mocy do 2,2 kW. Oprócz przekaźnika elektromagnetycznego elementem siłownika włączającym grzejnik może być tyrystor lub triak.

Urządzenia te umożliwiają przełączanie prądów grzejników do 80 A. Brak styków powoduje, że preferuje się ich stosowanie. To prawda, że ​​​​konstrukcja samego stabilizatora termicznego staje się bardziej złożona niż w przypadku przekaźnika elektromagnetycznego w łączniku wykonawczym.

Zasilacz termostabilizatora to z reguły transformator redukujący napięcie sieciowe do 13...16 V, z jednym lub dwoma prostownikami i prostymi prostownikami stabilizatorów napięcia. Moc transformatora sieciowego zwykle nie przekracza 10...15 W. Można zastosować transformatory zunifikowane serii TPP, posiadające wymagany zestaw uzwojeń wtórnych [8].

Jako źródło ciepła, zwłaszcza z punktu widzenia bezpieczeństwa elektrycznego, najlepiej zastosować rurowe grzejniki elektryczne - elementy grzejne; Oczywiście odpowiednie są również zwykłe żarówki przeznaczone do napięcia sieciowego.

Obecnie istnieje wiele rozwiązań obwodów do budowy stabilizatorów termicznych, w których wymienione elementy są łączone w różnych kombinacjach. W celu uzyskania wskazówek w wyborze projektowanego stabilizatora temperatury można skorzystać z proponowanej tutaj tabeli, która przedstawia podstawowe dane techniczne niektórych stabilizatorów termicznych publikowanych wcześniej w Radiu.

Jednocześnie proponuję dla powtórzenia stabilizator termiczny o szerokim zastosowaniu (rys. 1), w którym rolę czujnika temperatury pełni dioda krzemowa lub rezystor miedziany. Kolejną różnicą między tą wersją maszyny elektronicznej jest brak tranzystorów i obecność mikroamperomierza do pomiaru temperatury.

(kliknij, aby powiększyć)

Podobnie jak większość stabilizatorów termicznych wymienionych w tabeli, składa się z czterech jednostek: elementu czujnikowego, komparatora, elementu wykonawczego i zasilacza. Czujnik temperatury, którego funkcję pełni dioda VD1, zawarty jest w mostku pomiarowym z rezystorami R1 - R4 w jego trzech pozostałych ramionach. Sygnał z wyjścia mostka doprowadzany jest (przez rezystory R5 i R6) na obydwa wejścia wzmacniacza operacyjnego DA1 objęte ujemnym sprzężeniem zwrotnym (obwód R8R9), a z jego wyjścia na wejście odwracające komparatora DA2. Wymaganą temperaturę w zamkniętej objętości ustawia się za pomocą rezystora zmiennego R12, wyposażonego w odpowiednią skalę.

Funkcję siłownika pełni przekaźnik elektromagnetyczny K1. Pobudzone sygnałem wyjściowym komparatora, styki K1.1 przekaźnika włączają diodę LED HL1 sygnalizującą włączenie grzania, a styki K1.2 włączają grzałkę (Rн).

Zasilacz składa się z transformatora T1, mostka prostowniczego VD6, filtrów wygładzających C5R17 i C6R18. Diody Zenera VD4 i VD5 zapewniają mikroukładom urządzenia bipolarne napięcie zasilania ±10 V.

Aby wizualnie monitorować temperaturę powietrza w ogrzanej objętości, do urządzenia wprowadza się mikroamperomierz PA1 z pełnym prądem odchylania igły 100 μA (M4248), którego skala jest skalibrowana w stopniach. Jeżeli część elektroniczna urządzenia znajduje się poza ogrzewaną objętością, wówczas czujnik diodowy (VD1) jest podłączony do mostka rezystancyjnego za pomocą przewodu ekranowanego.

Z tymi pokazanymi na rys. 1 mikroukładów, wartości rezystorów i innych części, urządzenie zapewnia stabilizację temperatury w zakresie 0...20°C. Aby ustabilizować temperaturę w zakresie +36... +45°C niezbędną np. dla inkubatora, rezystancja nominalna rezystora R13 powinna wynosić 2 kOhm.

Wszystkie rezystory stałe stosowane w stabilizatorze termicznym to MLT, a rezystory zmienne to SP5-2 (R4, R9 i R14), PPZ-40 lub PPB (R12). Kondensatory C3 - C6 to tlenki K50-6, K50-16 lub K50-29, pozostałe to KM-5 lub KM-6. Zastąpimy mostek diodowy KTs407A zespołem KTs402 z dowolnym indeksem literowym. Dioda Zenera VD2 - dla napięcia stabilizacyjnego 8...8,5 V oraz VD4 i VD5 - dla 9,5...10,5 V.

Przekaźnik K1 - REN18 (paszport РХ4.564.509) lub MKU-48 (paszport 4.500.232).

Czujnik temperatury VD1 - dowolny silikonowy. Lepiej jednak w metalowej obudowie, na przykład serii D207 lub D226 z dowolnym indeksem literowym, ponieważ taka dioda ma mniejszą bezwładność cieplną.

Moc transformatora sieciowego T1 zasilacza wynosi około 5 W. Jego uzwojenie wtórne musi dostarczać napięcie przemienne 2x12 V przy prądzie obciążenia 80...100 mA.

Stabilizator termiczny zamontowany jest w obudowie o wymiarach 170x90x60 mm. Większość jego części umieszczona jest na płytce drukowanej o wymiarach 100x85 mm (ryc. 2), wykonanej z jednostronnej folii z włókna szklanego. Transformator T1 i przekaźnik K1 montuje się osobno, a mikroamperomierz PA1, rezystor zmienny R12 oraz diody LED HL1 i HL2 umieszczono na przednim panelu obudowy.

Najlepiej skonfigurować urządzenie w tej kolejności. Diodę VD1 należy umieścić w środowisku o temperaturze odpowiadającej dolnej granicy regulacji (0°C), a mostek zrównoważyć rezystorem R4. W takim przypadku odczyty mikroamperomierza powinny wynosić zero. Następnie zwiększ temperaturę diody do maksymalnej wartości (20°C) i za pomocą rezystora R9 uzyskaj maksymalne wychylenie igły mikroamperomierza do 100 μA.

Następnie musisz dostosować działanie komparatora DA2. W tym celu suwak rezystora R12 ustawia się w najwyższym położeniu w obwodzie, a diodę VD1 podgrzewa się do maksymalnej temperatury (20°C). Rezystor trymer R14 służy do przełączenia komparatora w inny stan, załączenia przekaźnika K1 i zaświecenia diody LED HL2. W tym przypadku podział na skali rezystora R12 będzie odpowiadał temperaturze 20°C. Następnie, bez zmiany rezystancji rezystora R14, skala rezystora R12 jest kalibrowana w kilku punktach, zapewniając, że komparator działa przy różnych wartościach temperatury czujnika diodowego VD1.

Jeżeli jako czujnik temperatury zastosowano termistor miedziany, którego TKE jest dodatni, to jest on włączany do mostka pomiarowego w miejsce rezystorów R3 i R4, a te rezystory w miejsce diody VD1. Procedura regulacji dolnej i górnej granicy zakresu temperatur pozostaje taka sama.

Jeżeli część elektroniczna stabilizatora termicznego znajduje się poza ogrzewaną objętością, należy zainstalować diodę Zenera z kompensacją temperatury VD2, na przykład serię D818 lub KS191, aby zwiększyć dokładność urządzenia.

literatura

1. Baranov N. Prosty stabilizator ciepła. - Radio, 1988, nr 8, s. 29, 30.
2. Kisloye VV Wyposażenie szklarni dla gospodarstw zależnych i indywidualnych. - M.: Energoatomizdat, 1992, s. 96.
3. Tkachev F. Obliczanie mostka termoczułego. - Radio, 1995, nr 8, s. 46.
4. Aleshin P. Linearyzacja mostka termistorowego. - Radio, 1997, nr 11, s. 59.
5. Tsibin V. Termometr cyfrowy. - Radio, 1996, nr 10, s. 41.
6. Biryukov S. Prosty termometr cyfrowy. - Radio, 1997, nr 1, s. 40-42.
7. Iglovsky I. G., Vladimirov G. V. Przekaźniki elektryczne niskoprądowe. - M.: KUBK-a, 1996.
8. Shulgin G. Transformatory zunifikowane. - Radio, 1982, nr 1, s. 59, 60.
9. Gabov S. Stabilizator temperatury w domowym „przechowalni warzyw”. - Radio, 1993, nr 9, s. 28-29. XNUMX, XNUMX.
10. Merzlikin A., Pakhomov Y. Potężny stabilizator termiczny. - Radio, 1988, nr 2. s. 52.53.
11. Mayatsky Yu Prosty stabilizator ciepła. - Radio, 1991, nr 7, s. 32-34.
12. Tsygikalo G. Precyzyjny stabilizator termiczny. - Radio, 1993, nr 4, s. 35-37.

Autor: Yu.Andreev, Petersburg

Zobacz inne artykuły Sekcja Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Przenośny głośnik Sony Extra Bass SRS-XB33 16.05.2020 Sony wprowadziło przenośny głośnik Extra Bass SRS-XB33. Może zainteresować również tych, którzy spędzają czas na świeżym powietrzu i stawiają wysokie wymagania wytrzymałości urządzeniom elektronicznym. Odporna na wstrząsy obudowa i stopień ochrony IP67 sprawiają, że Extra Bass SRS-XB33 to dobry wybór w takich przypadkach. Głośnik Extra Bass SRS-XB23 różni się od młodszego modelu Extra Bass SRS-XB33 kształtem, dużymi rozmiarami i wagą. Kosztem zwiększenia gabarytów do 97 x 106 x 246 mm i wagi do 1,1 kg konstruktorom udało się podwoić żywotność baterii, czyli kolumna działa bez ładowania do 24 godzin. Konfiguracja i charakterystyka Extra Bass SRS-XB33 nie różnią się od Extra Bass SRS-XB23. Za reprodukcję dźwięku odpowiada para głośników X-Balanced z nieokrągłymi stożkami oraz para membran pasywnych. Deklarowany zakres powtarzalnych częstotliwości to 20-20 000 Hz. Do połączenia używany jest interfejs Bluetooth 5.0. Lista obsługiwanych profili obejmuje A2DP, AVRCP, HSP, HFP i SPP, a lista kodeków obejmuje SBC, AAC i LDAC. Do ładowania użyj portu USB-C. Kabel w zestawie. Cena nowej pozycji to 150 dolarów. Dostępne są cztery opcje kolorystyczne.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Antidotum na oposa

▪ 27-calowy monitor ASUS VA278Q o rozdzielczości 2560x1440 pikseli

▪ Najwyższy drewniany generator wiatrowy

▪ Nowy dwukierunkowy czujnik przepływu gazu

▪ Nowa wersja konwertera DC/DC LT1936

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułu

▪ artykuł Włókna syntetyczne. Historia wynalazku i produkcji

▪ artykuł Gdzie obowiązuje ruch lewostronny? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Harg krzewiasty. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Wysokoliniowy modulator amplitudy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Pipeta tłuszczowa. eksperyment fizyczny

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024