Приборы-помощники

ДОМАШНИЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР

24.08.2015
ДОМАШНИЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРПредлагаемый самодельный бытовой термостабилизатор может найти применение в инкубаторах, сушилках фруктов, мини-теплицах и т.д. От существующих аналогов он отличается оригинальностью схемотехнического построения, поддержанием температуры с точностью ±0,1 °С, сохранением работоспособности при колебаниях в сети переменного тока от 160 до 240 В, а также возможностью работы от источника постоянного тока напряжением до 310 В. Мощность регулируемого нагревательного элемента может достигать 750 Вт.
 
Пока температура внутри контролируемого объекта выше той, что установлена с помощью резистора R2 ПЛАВНО и резистора R3 ГРУБО, на выходе компаратора, выполненного на операционном усилителе (ОУ) КР140УД1208, пребывает напряжение низкого уровня (лог. 0). Это ниже порога открывания мощного МОП транзистора VT3. Он закрыт и ток через нагревательный элемент ЕК1 не протекает.
 
Когда же вследствие понижения температуры контролируемого объекта сопротивление терморезистора RK1 повышается, компаратор переключается в противоположное состояние. Напряжение на выходе ОУ повторяется транзистором VT1 и становится достаточным, чтобы открыть полевой транзистор.
 
В работе по такому алгоритму наиболее полно проявляются преимущества мощного МОП транзистора перед тиристором или симистором. Используемый здесь КП707В1 практически не создает радиопомех, для него не надо организовывать схему привязки включения к моменту прохождения сетевого напряжения через ноль. Все время, пока на затворе есть напряжение выше порогового (10 В и более практически полностью открывают транзистор), он находится в проводящем состоянии.
 
Наличие усилителя тока на биполярных VT1 и VT2 обусловлено тем, что мощные МОП транзисторы имеют входную емкость порядка нескольких тысяч пФ. Пока она не зарядится, КП707В1 будет находиться в активном режиме (когда его сопротивление меняется от очень большого до минимального, выделяя при этом большое количество тепла). Однако ОУ не может длительно обеспечивать такой ток и работать на значительную емкостную нагрузку. Вот и возникает необходимость в применении усилителя тока для быстрой зарядки и разрядки входной емкости мощного МОП транзистора.
 
Компаратор работает здесь без положительной обратной связи, обеспечивающей гистерезис. В данном случае это вполне допустимо. Мощности используемого нагревательного элемента достаточно, чтобы по тепловой инерции температура на несколько десятых градуса превышала установленный порог и компаратор надежно переключался в противоположное состояние.
 
Светодиод HL2 служит индикатором включения мощного МОП транзистора VT3. Наличие двухваттных гасящих резисторов R9 и R10 обуславливается возможностью питать термостабилизатор (при отсутствии бытовой электросети) от автомобильного аккумулятора через типовой преобразователь напряжения 12/220 В. Учитывается, что практически все преобразователи работают на частоте от единиц до десятков кГц. Поэтому неприемлемо использование в паре с ними гасящего конденсатора, емкостное сопротивление которого обратно пропорционально частоте тока, а значит, весьма различно для сетевых 50 Гц и «преобразовательных килогерцевых».
 
Принципиальная  электрическая  схема  самодельного  термо-  стабилизатора
 
Принципиальная электрическая схема самодельного термостабилизатора
 
Обязательным элементом схемы, по мнению автора, должны быть плавкий предохранитель FU1 и варистор RU1. Особенно при эксплуатации термостабилизатора в сельской местности, где напряжение электросети, как правило, занижено относительно номинального, но бывают такие его броски, которые могут привести к выходу аппаратуры из строя. Наличие варистора позволит, пожертвовав плавкой вставкой, уберечь от нестандартных режимов сам термостабилизатор. Индикатором же включенного состояния схемы (а следовательно, и целостности предохранителя) служит светодиод HL1.
 
Большая часть термостабилизатора размещена на плате размерами 80x80x1,5 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Монтаж выполнен пайкой, но можно и методом накрутки. Мощный МОП транзистор для лучшего охлаждения установлен на типовом ребристом радиаторе размерами 75x30x15 мм.
 
Вся схема размещена в корпусе промышленного регулятора РТ-3. В качестве терморезистора РК1 использован бескорпусный ТР-1 с малой тепловой инерцией; он установлен на плате из стеклотекстолита размерами 10x3x0,5 мм и покрыт тонким слоем эпоксидной смолы. Только при применении такого термочувствительного полупроводникового прибора можно добиться поддержания температуры с точностью не менее ±0,1 °С, хотя для большинства бытовых задач вполне приемлемы два последовательно соединенных бусинковых 15-килоомных терморезистора СТЗ-19 или всем хорошо известные ММТ (КМТ).
 
В термостабилизаторе используются также постоянные резисторы МЛТ-0,25 и регулировочные цилиндрические СПО-0,5 (СПЗ-19а). Конденсаторы постоянной емкости — типа К73-17, за исключением 220-микрофарадного К50-35 (HITANO, WESTON).
 
В роли полупроводниковых триодов VT1 и VT2 одинаково хороши любые кремниевые соответствующей структуры. В качестве МОП транзистора VT3 можно применить как отечественные КП707 В1 (КП809), так и импортные IRF840 (2SK1117,2SK1118) и им подобные аналоги. Вместо VD1 КС515, указанного на принципиальной электрической схеме, приемлем любой стабилитрон, рассчитанный на Uст от 13 до 18 В. По сути, нет ограничений в выборе светодиодов и индуцируемого ими цвета. Диоды выпрямительного моста КД202Р можно заменить на КД24Б (КД248). Единственная деталь в схеме, которой не удалось найти отечественного аналога, это 310-ваттный варистор, рассчитанный на максимальное рабочее напряжение переменного тока 275—300 В.
 
При налаживании и регулировке термостабилизатора необходимо быть крайне осторожным: схема имеет гальваническую связь с бытовой сетью и находится под высоким потенциалом относительно заземленных устройств. Терморезистор следует разместить в перфорированном защитном кожухе, исключающем случайные прикосновения к термочувствительному элементу и в то же время позволяющем воздуху свободно перемещаться возле него.
 
Опытная эксплуатация термостабилизатора совместно с мини-инкубатором «Квочка» вместо крайне ненадежного механического стального аналога, заполненного эфиром, с нагревателями из четырех последовательно соединенных шестидесятиваттных ламп показала, что самодельный прибор способен поддерживать температуру на требуемом уровне, устанавливаемом резисторами R2 и R3, с точностью не менее ±0,1 °С. И это весьма неплохие показатели, особенно если учесть, что оптимальными для домашней птицы считаются условия инкубации при температуре в пределах 37,7—38,3 °С.
 
О. БЕЛОУСОВ, г. Черкассы, Украина




Рекомендуем почитать
  • АККУМУЛЯТОР ПОД КОНТРОЛЕМ
    АККУМУЛЯТОР ПОД КОНТРОЛЕМЛюбой автолюбитель знает, что за состоянием заряда аккумулятора необходимо постоянно следить — требуется контролировать на нем напряжение. Это можно сделать с помощью электронной схемы, которая подает сигнал тревоги при низком уровне электролита, высоких перегрузках, загрязнении клемм аккумулятора, обрыве приводного ремня генератора, перезаряде аккумулятора.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.