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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sistema di mantenimento automatico della temperatura. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore Il mantenimento automatico della temperatura è necessario quando si mantengono le singole strutture di stoccaggio delle verdure sui balconi durante la stagione fredda, nonché per mantenere la temperatura di acquari, serre e locali residenziali. Il riscaldamento elettrico può essere utilizzato anche come riscaldamento aggiuntivo e correttivo insieme ad altri tipi di riscaldamento, ad esempio in una serra. Nei dispositivi automatici di mantenimento della temperatura, nel circuito di controllo dell'alimentazione del riscaldatore vengono utilizzati dispositivi di contatto (relè) o dispositivi senza contatto (tiristori). È preferibile utilizzare interruttori a tiristori poiché sono più affidabili. Per controllare i tiristori, sono ampiamente utilizzati come i circuiti di controllo dei tiristori più accessibili basati su un analogo di un transistor unigiunzione.
Questo circuito (Fig. 1a) è assemblato su due transistor bipolari con conducibilità npn e pnp (VT2, VT3). Questo circuito esegue il controllo a impulsi di fase del tiristore e garantisce che il momento di accensione del tiristore si sposti in qualsiasi punto del semiciclo della tensione di rete (Fig. 1, b). La corrente di controllo per l'accensione del tiristore è fornita dal condensatore di accumulo C1, collegato tra l'emettitore del transistor VT2 e il filo comune. L'energia immagazzinata nel condensatore è prossima allo zero all'inizio del semiciclo e aumenta durante il semiciclo. Nel momento in cui il condensatore inizia a scaricarsi attraverso l'elettrodo di controllo del tiristore si determina la tensione alla base di questo transistor fornita dal circuito di controllo. La riduzione di questa tensione avvicina il momento di apertura del tiristore all'inizio del semiciclo. E ad una certa tensione di controllo bassa, il tiristore non si apre, poiché l'energia sufficiente per sbloccare il tiristore non è stata ancora immagazzinata nel condensatore di accumulo durante il tempo dall'inizio del semiciclo. Questo schema fornisce un buon controllo automatico della temperatura nel volume riscaldandolo continuamente. Tuttavia, per il riscaldamento iniziale del volume, quando la temperatura è notevolmente ridotta, il circuito di controllo basato sullo stato del sensore di temperatura fornisce una tensione di controllo molto bassa, il tiristore non è sbloccato e il volume non viene riscaldato. Pertanto, un semplice circuito di controllo a tiristori basato su un analogo di un transistor unigiunzione non fornisce il riscaldamento automatico del volume da una temperatura significativamente ridotta rispetto a quella richiesta. Questa situazione non è accettabile per noi quando l'elettricità viene temporaneamente interrotta. Uno schema semplice per il controllo automatico della temperatura in un volume, esente da questo inconveniente, è mostrato in Fig. 2. Il circuito fornisce il controllo dell'ampiezza per l'accensione del tiristore e accende l'elemento riscaldante nel volume da qualsiasi bassa temperatura per un periodo finché la temperatura non sale alla temperatura impostata sul controller della temperatura R2. La durata del ciclo di riscaldamento è controllata da un sensore di temperatura nel volume R1. Durante il riscaldamento iniziale del volume o durante una lunga assenza di riscaldamento, la resistenza del sensore aumenta notevolmente e quando il regolatore è collegato alla rete, la tensione basata sul transistor VT1 lo mantiene aperto. Il transistor VT2 si apre e la corrente di accensione del tiristore scorre attraverso il circuito dell'elettrodo di controllo del tiristore. Il tiristore si accende all'inizio di ogni mezzo ciclo. Man mano che il volume si riscalda, la resistenza del sensore diminuisce. Quando il volume raggiunge una temperatura pari a quella impostata, i transistor VT1 e VT2 si chiudono. Il tiristore è chiuso. Non avviene alcun riscaldamento finché la temperatura nel volume non scende ad un valore non superiore a 1°C inferiore al valore impostato. Dopodiché il riscaldamento si riaccende. Il tiristore acceso bypassa il circuito di controllo e non consuma energia, il che consente di ridurre la potenza del resistore limitatore R8. La luce del LED HL2 indica che il dispositivo è connesso alla rete e che il circuito del riscaldatore è in funzione, mentre HL1 non si accende. La luce di HL1 indica il riscaldamento, mentre HL2 si spegne. La precisione di mantenere la temperatura di circa 1°C è abbastanza accettabile. Quando si configura il circuito, è necessario selezionare la resistenza del resistore R6 e applicare la scala del setpoint della temperatura R2. Per selezionare R6, è necessario accendere la lampada di illuminazione come carico, interrompere il circuito del sensore di temperatura e, riducendo la resistenza del resistore R6 di 2 kOhm, far illuminare la lampada a pieno calore. Installare R6 del valore ricevuto nel circuito. Per diversi casi di tiristori, R6 può variare. Per applicare la scala del setpoint, accendere il resistore R2 in modo che nella posizione all'estrema sinistra del cursore la resistenza del circuito sia maggiore. Posizionare il sensore di temperatura insieme a un termometro a mercurio in un recipiente con acqua e portare la temperatura dell'acqua (riscaldandola o aggiungendo ghiaccio) alla temperatura desiderata all'inizio del quadrante. Quindi, riducendo la resistenza del resistore R3 da 47 kOhm, accendi la lampada. Registrare il valore della resistenza R3. Spostare il motore R2 nella posizione estrema destra. Aumentando la temperatura dell'acqua, registrare la temperatura alla quale la lampada si spegne. Questa è la temperatura superiore della scala del setpoint. Le divisioni intermedie della scala vengono applicate in base alle letture richieste di un termometro a mercurio in quel punto della scala vicino al comparatore, dove un leggero movimento della maniglia del quadrante provoca la commutazione della lampada. La scala del setpoint ha un intervallo di temperatura più ampio con un valore R2 maggiore e viceversa. Con i valori indicati in Fig. 2, il range della scala è di circa 6°C.
Il circuito utilizza: un termistore tipo MMT-1 o KMT-4, MMT-1 da 1 a 2 kOhm come sensore di temperatura R10; VT1 può essere KT315, KT3102 con qualsiasi lettera; VT2 - tipo KT361, KT3107, KT209, KT313 con qualsiasi lettera; tiristore VS1 - tipo KU201, KU202 K-N; i diodi del ponte devono avere una tensione inversa superiore a 300 V e una corrente diretta sufficiente ad alimentare il riscaldatore; LED HL1 AL307G, HL2 - AL307B. Quando la potenza del riscaldatore è superiore a 100 W, i diodi tiristori e raddrizzatori devono essere installati sui radiatori. Il regolatore può essere utilizzato anche come misuratore di temperatura nel luogo in cui è installato il sensore. Per fare ciò ruotare la manopola del selettore della temperatura in modo da far spegnere uno dei led e accendere l'altro e viceversa. In questa situazione, l'indice di regolazione è diretto sulla sua scala verso la temperatura misurata. Strutturalmente è consigliabile proteggere il sensore di temperatura dagli influssi meccanici. Per fare ciò, il termistore viene inserito in un tubo di plastica. Il termistore tipo MMT-4 deve essere prima rimosso dalla custodia metallica. Riempire il tubo con olio per trasformatori e chiuderlo ermeticamente su entrambi i lati con spessi tappi di gomma. In una delle spine, utilizzare un ago per praticare due fori nei quali infilare due conduttori sottili nell'isolamento fluoroplastico. L'elemento riscaldante per un acquario ha un design simile. Una catena di resistori permanenti collegati in serie è posizionata in un tubo di lunghezza sufficiente. Pertanto, un riscaldatore da 50 W è composto da 23 resistori da 43 Ohm, O,5 W in un tubo lungo 50 cm e, trovandosi in un ambiente oleoso (e l'intero riscaldatore in acqua), i resistori non si surriscaldano. Lo spessore delle pareti del tubo dovrebbe essere piccolo. Quando si lavora con il circuito, è necessario seguire le regole di sicurezza, poiché gli elementi del circuito contengono tensione di rete. Autore: AN Romanenko
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