Categories: Articles destacats » Electrònica pràctica
Nombre de visualitzacions: 79375
Comentaris sobre l'article: 6
Termostat electrònic per refrigerador d’oli
Un article sobre com substituir un regulador de temperatura mecànic d’un radiador de calefacció d’oli.
Molt sovint a la vida quotidiana cal utilitzar radiadors d’oli per a la calefacció. Com a regla general, aquests dies arriben a la tardor, quan ja fa força fred, i els serveis públics no tenen pressa per encendre la calefacció central dels apartaments. Aquests radiadors no cremen oxigen de l'aire, a diferència d'altres tipus d'aparells elèctrics de calefacció.
La temperatura de calefacció d’aquests radiadors s’estableix mitjançant un controlador electromecànic, la base del qual és una placa bimetalica: controla el funcionament del contacte mecànic. Aquest contacte apaga l'escalfador quan s'arriba a la temperatura establerta.
Quan aquest regulador no s’utilitza, no es pot reparar en gairebé el cent per cent dels casos. És impossible fer servir un radiador sense controlador de temperatura: cal que l’encengueu manualment de forma periòdica: apagueu-lo o assegueu-vos i espereu que passi un incendi. El controlador de temperatura de semiconductor descrit en aquest article ajudarà a desfer-se d'aquesta situació.
Sensors de temperatura semiconductors
Una característica distintiva d’aquest controlador és que no requereix calibració de la temperatura, ja que utilitza el sensor LM335AZ, ja calibrat a la seva fabricació pel fabricant.
Hi ha diversos tipus de sensors de temperatura calibrats, com per exemple DS1621, DS1820 i alguns altres. Aquests sensors ofereixen lectures de temperatura en forma digital, de manera que el resultat de la mesura només està disponible dispositius de microcontroladorque requereixen programació.
Sensor de temperatura analògic LM335AZ
El sensor LM335AZ proporciona el resultat de la mesura forma analògica (tensió), que no requereix l’ús de microcontroladors i programes d’escriptura. N’hi ha prou amb muntar un circuit senzill i el dispositiu funcionarà segons el que es preveu. A l'esquema del controlador de temperatura descrit es mostra a la figura 1.
Figura 1. Termostat per al refrigerador d’oli.
Segons el principi de funcionament, el LM335AZ és una de les varietats d’un díode zener controlat per semiconductors, el voltatge d’estabilització del qual depèn de la temperatura ambient. Aquesta característica està estrictament normalitzada i ascendeix a 10 mV / ° C. En aquest cas, el coeficient de temperatura de tensió (TKN) és positiu, és a dir, amb un augment de la temperatura per cada grau, la tensió a la sortida d’un sensor d’aquest tipus augmenta en 10 mV.
El fabricant garanteix que quan la temperatura canvia dins de -40 ... + 100 ° C, la característica del sensor és lineal, i l'error no és superior a ± 1 ° C. Aquesta precisió és suficient per controlar la temperatura de l'escalfador. Cal destacar per separat que aquests paràmetres s’aconsegueixin en un corrent mitjançant el díode zener a un nivell de 0,45 ... 5,0 mA.
Els sensors LM335AZ es calibren a l'escala de temperatura de Kelvin. Per transferir la temperatura dels graus de centígrads coneguts per tots, haurem d’utilitzar la següent fórmula: t ° K = 273 + t ° C. Donat el coeficient de temperatura esmentat anteriorment del sensor 10 mV / ° C, la tensió en mil·ligolts a la seva sortida serà deu vegades superior a les lectures en graus.
Un exemple senzill: si a la nostra habitació el termòmetre de paret mostra 25 graus, la tensió a la sortida del sensor LM335AZ serà (273 + 25) * 10 = 2980 mV o 2,98 V. És fàcil calcular que si el refrigerador d’oli s’escalfa a 70 ºC la tensió a la sortida del sensor LM335AZ serà (273 + 70) * 10 = 3430 mV o 3,43 V. Resulta que per crear un termòstat només cal mesurar la tensió a la sortida del sensor i comparar-lo amb la tensió de referència, que estableix la temperatura de calefacció.
Després d'una consideració tan detallada del sensor, podem procedir a la descripció del diagrama de circuit del termòstat, que conté un nombre reduït de peces, de fàcil fabricació i no requereix gairebé cap ajust.
Alimentació del termòstat
L’alimentació per al controlador de temperatura s’assembla d’acord amb el conegut esquema amb un condensador d’apagat. Al diagrama, es tracta de C1. En paral·lel, s’instal·la una resistència R1 a través de la qual el condensador anterior es descarregarà després de desconnectar el dispositiu de la xarxa.
Per sobre de tot, aquesta descàrrega és necessària a l’hora de configurar i fabricar un regulador de temperatura; heu d’acordar que no és gaire agradable rebre descàrregues elèctriques, clavant un condensador carregat a la tensió de la xarxa per oblidar-lo.
El Resistor R2 redueix el corrent d’introducció quan es connecta a la xarxa, i en situacions d’emergència actua com a fusible. La seva potència hauria de ser d’almenys 1 watt. A menor capacitat, aquesta resistència es crema a causa de la destrucció de la capa resistiva, fins i tot amb un dispositiu totalment funcional.
La tensió rectificada pel pont amb l'ajuda del díode Zener VD2 està limitada a 12V i el condensador C4 suavitza les seves ondulacions. El condensador C6 està dissenyat per suavitzar les interferències de pols i d'alta freqüència que provenen de la xarxa. La tensió de 12 V s'utilitza per alimentar el xip - comparador, indicadors LED HL1, HL2 i LED triacòpiaplot U1.
La segona etapa d’estabilització es realitza en un estabilitzador integrat 78L05, que té una tensió de sortida de +5 V. Aquesta tensió s’utilitza per alimentar el sensor de temperatura i obtenir una tensió de referència a l’entrada del comparador. L’estabilitat de tot el dispositiu en conjunt depèn de l’estabilitat d’aquest voltatge.
El sensor de temperatura VK1 rep energia de l'estabilitzador DA2 a través de la resistència R3. La tensió del sensor a través del filtre de supressió de soroll R4, C2, R5 es subministra a l’entrada no inversora 3 del comparador (comparador) DA1.1.
També s’aplica una tensió de referència a l’entrada d’inversió 2 del comparador mitjançant un filtre de supressió d’interferències R14, C3, R6, que estableix la temperatura de calefacció.
La configuració del dispositiu es redueix a la configuració del voltatge que el sensor emetrà a la temperatura màxima establerta mitjançant la resistència d’afinació R15 al circuit de sortida esquerre de la resistència R17. Si limiteu la calefacció a 70 ° C, aleshores a l’escala de Kelvin això correspon a 343 ° K, de manera que la tensió del sensor serà de 3, 43 V. A una temperatura, per exemple, de 80 ° C, 3,53 V.
Al seu torn, la tensió segons l'extrem inferior de la gamma s'ha de fixar a la part dreta segons el circuit de sortida de la resistència R17. Aquest ajustament es realitza seleccionant la resistència R18. La resistència R17 també pot estar a les mans del valor nominal equivocat, tal com s’indica al diagrama. Tenint en compte que a 0 ° C (que correspon a 273 ° K) la tensió del sensor és de 2,73 V, és possible utilitzar la relació R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 per a un càlcul aproximat dels valors d’aquestes resistències. 73, a partir del qual és fàcil calcular la resistència de qualsevol resistència.
El principi de funcionament del circuit
Ara unes paraules sobre com funciona el circuit. La tensió del sensor de temperatura es subministra a l'entrada no inversora del comparador 3. La tensió del motor de resistència R17 es subministra a l'entrada 2 d'inversió. Mentre que la tensió a l’entrada que no inverteix és més alta que a la inversa, el transistor de sortida del comparador està obert, de manera que s’il·lumina el LED de l’optopplicador triac U1. Per indicar l'estat obert de l'optopplicador, s'utilitza el LED vermell HL1. Al seu torn, també obert triac VS1 i calefactor connectats.
A mesura que el radiador s’escalfa, la tensió a la sortida del sensor VK1 augmenta. Tan aviat com aquesta tensió sobrepassi la tensió a l’entrada d’inversió, el transistor de sortida del comparador es tanca i el LED de l’optopac que s’apaga: la càrrega s’apagarà.
Després que el radiador es refredi una mica, es tornarà a repetir el cicle de calefacció.Quant refreda el radiador a causa de l'amplada del bucle d'histèresi del comparador, que depèn de la resistència de la resistència R7. El condensador C5 evita que el comparador s’exciti a freqüències elevades.
El LM2903N conté dos comparadors. Per tant, és possible muntar un indicador al segon comparador, que indica que la calefacció està completa i que hi ha tensió a la xarxa. Aquest indicador està muntat al DA1.2 i al LED verd HL1, que s’il·luminarà quan el calefactor s’apagui.
Unes quantes paraules sobre els detalls. Les resistències R9, R12 estan dissenyades per proporcionar els modes de funcionament d’un transistor fotoelèctric d’optopplicador i la cadena R8, C9 està dissenyada per suprimir les tensions de tensió del triac VS1. El triac importat que es mostra al diagrama es pot substituir correctament per TS 112-16 o TS 125-22. Amb aquests triacs, és possible canviar càrregues de fins a 2,5 kW. Per instal·lar-los, necessitareu un petit radiador, del qual s’hauran d’aïllar el triac amb juntes mica o ceràmiques.
El disseny del regulador és arbitrari: si el disseny del refrigerador d’oli ho permet, es pot instal·lar al seu interior. També podeu fer un termòstat en forma d’unitat independent. En aquest cas, per descomptat, haureu de posar-lo en algun tipus de recinte. Els leds HL1, HL2 i la nansa de la resistència variable R17 han de mostrar-se a la part exterior de la caixa, amb la qual cosa podeu ajustar fins a cert punt la temperatura de calefacció. Els LED HL1, HL2 poden ser de qualsevol tipus, mentre que HL1 són verds i HL2 vermells.
El dispositiu està fabricat en una placa de circuit imprès, la possible versió de la qual es mostra a la figura 2.
Figura 2. Placa de circuit del termòstat.
Per a la seva instal·lació es van utilitzar els tipus de peces següents: condensadors d'òxid domèstic K50-35 o importats, condensadors de pel·lícula C1 i C9 tipus K73-17, els restants condensadors de ceràmica de mida petita. Els condensadors d'òxid han de tenir una temperatura admissible d'almenys +105 ° C, la qual cosa està indicada en el cas dels condensadors.
Resistències fixes tipus MLT 0.125 o importades. Resistència retalladora tipus R1 СП5-28Б o un altre multi-torn: amb la seva ajuda, el límit superior de la calefacció es fixarà amb més precisió.
Resistència variable filferro R17 tipus PPB-3V. El seu propòsit és establir la temperatura de calefacció. El millor és instal·lar aquesta resistència en lloc de l’antic regulador electromecànic.
Si el disseny del radiador ho permet el sensor de temperatura LM335AZ, s’hauria d’instal·lar al lloc on s’havia instal·lat anteriorment el sensor electromecànic. En aquest cas, s'haurà de treure l'antic sensor, per descomptat. La connexió del sensor a la placa de circuit imprès es realitza millor amb un parell de cables torçats. Això reduirà significativament l'efecte de la interferència sobre el funcionament de tot el dispositiu en general.
Quan el regulador està dissenyat com una unitat separada, els leds HL1, HL2 s’instal·len directament a la placa. I si la placa es pot amagar dins del calefactor, llavors per instal·lar els LED, haureu de foradar forats al cos del calefactor. Els propis LED en aquest cas haurien de col·locar-se en una placa de material aïllant, per exemple, fibra de vidre o getinaks.
Configurar el dispositiu és fàcil. En primer lloc, heu de comprovar que la instal·lació compleix el pla i l’absència de defectes en forma de curts circuits de pistes a la pissarra o que es trenquin. Després d'això, assegureu-vos que hi ha tensió de +12 V al díode Zener VD1 i tensió de +5 V a la sortida de l'estabilitzador DA2.
Després d'aquests controls, utilitzeu la resistència de retallament R15 per configurar el voltatge de 3,43 V. al circuit de sortida esquerre de la resistència variable R17. Podeu verificar el funcionament correcte del controlador girant la resistència variable R17. En aquest cas, heu de parar atenció als indicadors LED.
Totes les mesures s’han de realitzar en relació amb el terminal negatiu del condensador C4 utilitzant un multímetre digitalper exemple, escriviu DT838 o similars.
No oblideu que el disseny no té aïllament galvànic de la xarxa elèctrica. Per tant, heu de ser curosos i curosos, i el millor és utilitzar un transformador d’aïllament. Però la potència d’un transformador no és suficient per alimentar el refrigerador d’oli, de manera que durant el moment de la posada en funcionament (mentre tot estigui a la taula i sigui accessible), l’element de calefacció es pot substituir per una bombeta convencional amb una potència de 25 ... 100 watts.
El sensor de temperatura durant el procés d’ajust es pot escalfar simplement amb una soldadura o amb una làmpada només esmentada. En aquest cas, la làmpada de control s’apagarà quan s’arribi a la temperatura ajustada i s’il·luminarà després d’un refredament del sensor. El grau de refredament del sensor depèn de la histèresi del comparador, tal com es descriu anteriorment.
Boris Aladyshkin
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: