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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Mantenimento della temperatura del liquido di raffreddamento. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore Il liquido refrigerante è l'acqua ad alta temperatura (non inferiore a 56°C), che viene utilizzata nelle reti di riscaldamento per riscaldare gli ambienti, e viene anche consumata negli appartamenti e nei cottage per le necessità domestiche. La mancanza di acqua calda costringe a riscaldarla su fornelli domestici elettrici e a gas, il che crea alcuni inconvenienti, provoca un consumo eccessivo di gas ed elettricità e la violazione delle norme di sicurezza. In alcuni casi, è possibile riscaldare l'acqua in semplici contenitori (caldaie) installando al loro interno un riscaldatore elettrico. Quando viene raggiunta la temperatura impostata dell'acqua nel serbatoio, il riscaldatore deve essere spento tempestivamente in modo che l'acqua non bolle e faccia scoppiare la caldaia. Il classico scaldabagno è realizzato secondo uno schema semplice: un interruttore di alimentazione e un elemento riscaldante. Nel migliore dei casi, vengono aggiunti un sensore di pressione e un sensore di temperatura (regolatore). Il sensore di pressione protegge la caldaia dall'aumento della pressione dell'acqua e il sensore di temperatura viene attivato quando la temperatura supera un limite preimpostato. Come regolatore di temperatura del riscaldatore viene spesso utilizzato uno bimetallico, che non è molto diverso da un regolatore di ferro. Quando viene raggiunta la temperatura dell'acqua impostata, il sensore apre il circuito di alimentazione del riscaldatore, la temperatura dell'acqua diminuisce naturalmente o in seguito al consumo e all'aggiunta di acqua fredda e i contatti del regolatore si chiudono nuovamente, accendendo il riscaldamento. La semplicità di un tale circuito porta spesso a malfunzionamenti del riscaldatore dovuti alla bruciatura dei contatti del regolatore, che commutano correnti elevate. Per aumentare l'affidabilità del sistema, suggerisco di utilizzare un termoregolatore elettronico (Fig. 1). Consente di impostare la temperatura del liquido di raffreddamento desiderata e di mantenerla automaticamente.
Tutti i sensori si trovano in un circuito a bassa tensione e sono isolati galvanicamente dalla rete tramite fotoaccoppiatori e un trasformatore di alimentazione. Il dispositivo è composto da:
I dispositivi optoelettronici forniscono l'isolamento galvanico dei circuiti di ingresso e di uscita. Il circuito utilizza due tipi di accoppiatori ottici: VU1 - accoppiatore ottico diodo-transistor e VU2 - diodo-tiristore. I fotoaccoppiatori hanno un elevato guadagno di corrente, il che rende possibile fare a meno di circuiti di amplificazione aggiuntivi all'ingresso del timer e nei circuiti di controllo del triac. La sensibilità del termistore (variazione della resistenza con la temperatura) quando si utilizza un fotoaccoppiatore aumenta da 2...5%/°C a 12...15%/°C. L'accoppiatore ottico a diodo-transistor VU1 funziona in modalità lineare. Cambiando l'emissione del suo LED cambia la resistenza collettore-emettitore del transistor interno VU1. che è incluso nel circuito di temporizzazione del timer DA1. Il tempo di carica del condensatore C2 del circuito temporizzatore esterno cambia di conseguenza. La regolazione e l'impostazione della temperatura vengono eseguite dai resistori variabili R1 e R7. che permette di mantenere qualsiasi temperatura del portatore di calore. Il resistore R1 imposta la temperatura di riscaldamento, R7 - la potenza del riscaldatore. La temperatura iniziale dell'acqua influisce sulla resistenza del termistore e, di conseguenza, sulla durata dell'impulso positivo all'uscita del timer. A basse temperature del liquido di raffreddamento, la durata dell'impulso di uscita è massima. L'uso di un timer integrato rende abbastanza semplice la creazione di un generatore di impulsi. Per far funzionare il microcircuito in modalità auto-oscillatore, i pin 2 e 6 sono collegati tra loro e collegati al condensatore C2. In stato stazionario, l'intervallo Tj, durante il quale l'uscita del timer è a livello alto, è determinato dalla relazione T1=0l69(RVUi+R3)C2. Quando il transistor interno del microcircuito si apre, il condensatore C2 si scarica attraverso i resistori R4 e R5, formando un secondo intervallo di tempo T2 con un livello basso all'uscita DA1. La sua durata è determinata dalla formula: T2=0,69(R4+R5) C2. Il valore T2 non cambia con la temperatura. Il tempo totale dell'impulso T è T=T,+T2. Il ciclo di lavoro Q degli impulsi (Q=T/T1) aumenta con l'aumentare della temperatura, riducendo così la tensione sul riscaldatore e la temperatura del liquido di raffreddamento. La frequenza del generatore sul timer può essere regolata modificando la tensione sul pin 5 di DA1. Quando la tensione diminuisce, la frequenza di generazione del timer aumenta e la potenza del riscaldatore diminuisce. Il segnale rettangolare dall'uscita 3 DA1 attraverso il resistore limitatore R6 viene fornito all'ingresso dell'amplificatore di potenza sul transistor VT1. Il resistore R8 nel suo circuito del collettore limita la corrente impulsiva attraverso il LED del fotoaccoppiatore VU2. L'uso del transistor VT1 con un guadagno elevato consente di generare il segnale di uscita di un interruttore a transistor con una distorsione minima. Questo segnale viene fornito al LED dell'accoppiatore ottico VU2, amplificato dal fotodinistore e controlla il funzionamento del regolatore di potenza sul triac VS1. Gli impulsi di apertura di VS1 di entrambe le polarità sono formati dal ponte a diodi VD4. Il fotoaccoppiatore VU2 fornisce l'isolamento galvanico dei circuiti a bassa e alta tensione del dispositivo. Se il dinistor dell'accoppiatore ottico è aperto, il triac viene acceso all'inizio del ciclo della tensione di rete, quando la corrente attraverso l'elettrodo di controllo raggiunge un valore di soglia che riduce il livello di rumore del convertitore triac. Per aumentare la precisione dell'impostazione della temperatura, il ponte e il timer sono alimentati da una tensione stabilizzata proveniente dallo stabilizzatore DA2. Il diodo VD2 protegge il chip stabilizzatore da possibili guasti dovuti alla tensione inversa. I condensatori C3 e C5 eliminano le ondulazioni di tensione raddrizzate, il condensatore C1 elimina le interferenze che si verificano durante la regolazione del resistore R1. Condensatore Sab. installato parallelamente al carico, riduce il livello di rumore del convertitore triac. I contatti del sensore di pressione P chiudono la base del VT1 all'alloggiamento, interrompendo il riscaldamento del liquido di raffreddamento in caso di pressione di emergenza nel riscaldatore. Il dispositivo utilizza componenti radio ampiamente utilizzati. Resistori fissi - tipo MLT-0,125. variabili - SP-Ill, termistore - MMT-4. Condensatori all'ossido - K50-38, alta tensione (C6) - K73-17. il resto sono KM. Temporizzatore serie 555. Il trasformatore di potenza viene utilizzato con una tensione dell'avvolgimento secondario di 10...12 V. L'interruttore SA1 è automatico, con una corrente di 25 A. Il sensore di pressione viene utilizzato da un'auto Zhiguli. Il dispositivo è assemblato su un circuito stampato, il cui disegno è mostrato in Fig.2.
Il regolatore di temperatura R1 e il regolatore di potenza R7 sono installati sul pannello frontale del dispositivo per un facile utilizzo. Il sensore di pressione P e il termistore RK1 sono montati nel corpo dello scaldacqua mediante un collegamento filettato o saldato. Il riscaldatore elettrico (TEH) è fissato con una flangia tramite una guarnizione in gomma a breve distanza dal fondo del serbatoio del riscaldatore. Il rubinetto di scarico deve essere posizionato sopra il riscaldatore e il collegamento per l'alimentazione dell'acqua fredda deve essere in alto. Il sensore di pressione deve essere installato in un punto conveniente e il termistore deve essere posizionato appena sotto il rubinetto di scarico. Il circuito può essere regolato utilizzando un bollitore elettrico anziché un serbatoio dell'acqua. Ciò accelererà il lavoro di configurazione. La spina del bollitore è collegata ai terminali dell'elemento riscaldante e al corpo del circuito. Il sensore di temperatura RK1 viene posto nell'acqua bollente e dopo alcuni minuti, il regolatore di temperatura R1 viene utilizzato per far spegnere il LED dell'indicatore di riscaldamento HL1. la tensione sul riscaldatore scenderà quasi a zero. La posizione del cursore R1 (100°C) è fissa. Inoltre, la tensione e la potenza sul carico possono essere regolate modificando la resistenza R7. Prima di calibrare la temperatura, il motore R7 è impostato sulla posizione di massima potenza. Dopo aver raffreddato il termistore a temperatura ambiente, il resistore R1 imposta la tensione massima sul carico e la posizione del motore è fissa (+25 ° C). Tra le temperature intermedie vengono tracciate temperature estreme. I cavi adatti al riscaldatore e al triac devono avere una sezione di 4...5 mm2 (corrispondente ad una corrente di carico di 25...30 A). Per eliminare le interferenze, i cavi dei sensori devono essere posati separatamente dai cavi della rete. Il serbatoio del riscaldatore deve essere collegato a terra. Dalla luminosità del LED HL1 è possibile determinare visivamente la potenza nel carico. Lo spegnimento del LED indica che il riscaldatore è spento o che la pressione nel serbatoio è critica. Letteratura
Autore: V.Konovalov, Irkutsk
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