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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Stabilizzatore di temperatura del riscaldatore elettrico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore Il sensore di temperatura nel dispositivo proposto è... l'elemento riscaldante elettrico stesso, la cui resistenza dipende dalla temperatura. Poiché non è necessario installare un sensore speciale, la stabilizzazione termica viene ottenuta senza interferire con la progettazione del dispositivo di riscaldamento. Nella maggior parte dei dispositivi elettrici utilizzati per riscaldare i liquidi, è garantito un buon collegamento termico tra il mezzo riscaldato e l'elemento riscaldante elettrico. Pertanto, mantenendo costante la temperatura dell'elemento, in molti casi è possibile stabilizzare la temperatura del liquido con sufficiente precisione. In alcuni casi, un tale stabilizzatore ti salverà da grossi problemi. Ad esempio, eliminerà il pericoloso surriscaldamento di una caldaia elettrica accesa senza acqua o lasciata incustodita, a seguito della quale l'acqua bolle. Il dispositivo proposto può sostituire un termostato bimetallico guasto in un ferro da stiro elettrico, dove la resistenza termica della piastra riscaldante è ridotta. In questo caso si ottiene una maggiore precisione nel mantenimento della temperatura della suola. La stabilizzazione della temperatura di un riscaldatore elettrico che funziona in condizioni di estrazione di calore debole e intermittente (ad esempio, riscaldamento dell'aria in una stanza) non garantisce una temperatura costante dell'ambiente, ma aumenta l'affidabilità e la sicurezza di funzionamento del riscaldatore. A causa dell'assenza di un sensore, lo stabilizzatore descritto è adatto per dispositivi di riscaldamento ad alta temperatura (ad esempio forni a muffola), dove elimina la necessità di controllare la temperatura utilizzando costose termocoppie. Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. uno.
Un generatore di impulsi è assemblato sui transistor VT2 e VT3, che apre il triac VS1 - interruttore del riscaldatore EK1 - all'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete. Ciò riduce al minimo il rumore di commutazione e la potenza spesa per il controllo del triac. I diodi VD1 e VD4 fungono da raddrizzatori e i diodi zener VD5 e VD7 fungono da regolatori di tensione per la tensione di alimentazione del comparatore DA1 e del generatore. La resistenza del riscaldatore EK1 forma un ponte di misura con resistori R1-R4, alla cui diagonale sono collegati gli ingressi del comparatore DA1. La resistenza e la potenza del resistore R4 dovrebbero essere circa lo 0,5% dei parametri del riscaldatore corrispondenti. La caduta di tensione su questo resistore è 1,1...1,2 Veff. Con l'aiuto dei resistori R2 e R3, si garantisce che il ponte sia bilanciato alla temperatura nominale o massima consentita (a seconda del problema da risolvere) del riscaldatore. L'analisi dell'equilibrio avviene quando il triac VS1 è aperto e solo nei semicicli negativi della tensione di rete, quando il transistor VT1 è chiuso dalla tensione negativa prelevata dalla resistenza R4, che permette il funzionamento del comparatore DA1. Se la temperatura, e quindi la resistenza del riscaldatore, è superiore al valore specificato, il livello all'uscita del comparatore diventa basso quando viene acceso. Il condensatore C3 si scarica rapidamente attraverso il resistore R9. Una tensione negativa viene fornita all'emettitore del transistor VT2 attraverso il resistore R12 e il diodo VD9, bloccando il generatore di impulsi. Il generatore riprenderà a funzionare solo dopo aver caricato il condensatore C3 tramite il resistore R12. Nel semiciclo negativo della tensione di rete immediatamente dopo la ripresa del funzionamento del generatore, il comparatore DA1 “controllerà” nuovamente la resistenza del riscaldatore EK1 e, a seconda del risultato, il generatore continuerà a funzionare o verrà nuovamente bloccato . Pertanto, in caso di surriscaldamento, la tensione viene fornita al riscaldatore solo brevemente con pause dipendenti dalla costante di tempo del circuito R12C3. Se la temperatura è inferiore a quella impostata, il riscaldatore funziona continuamente. Se la potenza del riscaldatore è superiore a 1 kW è necessario sostituire il triac VS1 del tipo indicato nello schema con uno più potente (ad esempio serie TC106, TC112). Per controllare un tale triac, potrebbe essere necessario un amplificatore di corrente assemblato secondo il circuito mostrato in Fig. 2.
Circuito stampato di dimensioni 40x32,5 mm, rappresentato in scala 2:1 in Fig. 3, è progettato specificamente per una versione più potente del dispositivo. Se non è richiesto un amplificatore aggiuntivo, gli elementi VT4, VD12 e R15 non vengono installati e l'induttore L1 viene sostituito con un ponticello. Il Triac VS1 è posto all'esterno della scheda e deve essere dotato di un dissipatore corrispondente alla potenza commutata.
Ciascuno dei diodi zener D814D può essere sostituito da una coppia di diodi zener a bassa tensione collegati in serie con una tensione di stabilizzazione totale di 12...15 V, ad esempio KS162A, KS168A, KS175A. I conduttori stampati e le piazzole di contatto necessarie per tale sostituzione sono mostrati in Fig. 3 ombreggiato. Il ruolo dei diodi zener per una tensione di circa 7 V può essere svolto anche dalle giunzioni dell'emettitore dei transistor KT315B (emettitore - catodo, base - anodo del diodo zener equivalente). Dopo aver montato tutti gli elementi tranne il diodo VD9, collegare il riscaldatore allo stabilizzatore e accenderlo. Controllare innanzitutto la tensione tra i terminali 11 e 6 del comparatore DA1, che deve essere compresa tra 24...30 V. Se in presenza di impulsi sul collettore del transistor VT3, il triac VS1 non si apre o si rompe spento solo nei semicicli positivi della tensione di rete, in uno stabilizzatore senza amplificatore aggiuntivo ridurre la resistenza del resistore R14. Se con questo metodo non fosse possibile ottenere un'apertura affidabile del triac, sarà necessario installare gli elementi mostrati in Fig. 2 e selezionare il resistore R15. Successivamente, il terminale destro del resistore R12 nello schema è temporaneamente collegato con un ponticello al filo "comune" (ad esempio, al catodo del diodo VD3) e assicurarsi che utilizzando il resistore di regolazione R3 sia possibile impostare due valori di tensione sul condensatore C3: quasi zero e vicino alla tensione di stabilizzazione del diodo zener VD5 . La regolazione definitiva del dispositivo avviene dopo aver rimosso il ponticello temporaneo e installato il diodo VD9. Spostando il resistore variabile R2 in una delle posizioni estreme e aspettando un tempo sufficiente per stabilire il regime termico, viene misurata la temperatura del riscaldatore o del mezzo riscaldato. Le stesse misurazioni vengono ripetute in diverse posizioni della manopola di controllo della resistenza R2. In base ai risultati ottenuti il resistore può essere dotato di una scala graduata in valori di temperatura. I limiti dell'intervallo di controllo vengono regolati utilizzando il resistore di regolazione R3, sostituendo, se necessario, il resistore variabile R2 con uno simile di valore diverso. Modificando il circuito del ponte di misura secondo la Fig. 4 e apportando alcune altre piccole modifiche, sullo stesso circuito stampato è possibile assemblare un normale stabilizzatore termico con un sensore di temperatura: un termistore.
Un frammento del disegno della disposizione degli elementi per questa versione del dispositivo è mostrato in Fig. 5. Tutto al di fuori rimane lo stesso di fig. 3.
I cerchi tratteggiati mostrano i fori liberati dai terminali degli elementi non più necessari VT1, VD2, VD3, C3, dal terminale del motore della resistenza di sintonia (ora permanente) R3 e da uno dei ponticelli a filo. I resistori R7 e R9 vengono sostituiti con ponticelli e i contatti previsti per il resistore R6 sono collegati ai terminali del termistore RK1 con una resistenza nominale (misurata ad una temperatura di +25 ° C) di 10...100 kOhm. Il valore del resistore R4 viene scelto uguale alla resistenza del termistore RK1 alla temperatura media del suo intervallo di regolazione. Autore: V.Kaplun, Severodonetsk, Ucraina
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