Для поддержания температуры воздуха в помещении, в балконном ящике для хранения продуктов, воды в резервуаре подойдет терморегулятор, описание которого приведено ниже. Он обладает высокой точностью, долговременной стабильностью и может управлять сравнительно мощным нагревателем.
Схема устройства показана на рис. 1.
(нажмите для увеличения)
Датчик температуры В1 - специализированная микросхема AD22100KT, выходное напряжение которой практически линейно зависит от температуры окружающей среды. Вычислить значение напряжения U в вольтах при температуре Т, заданной в градусах Цельсия, можно по формуле
где Uп - напряжение питания датчика, В.
На микросхеме DA2 собран компаратор напряжения. Сигнал датчика поступает на его вход через фильтр R1C3, подавляющий помехи и наводки. В качестве исполнительного элемента применен фототиристор U1, коммутирующий нагреватель через диодный мост VD3- VD6. Светодиод HL2 сигнализирует о поданной команде включения нагревателя.
На понижающем трансформаторе Т1 и диодах VD1, VD2 собран выпрямитель, а на микросхеме DA1 - стабилизатор напряжения питания датчика. Светодиод HL1, показывая наличие напряжения на выходе выпрямителя, сигнализирует о подключении прибора к сети.
Регулятор работает следующим образом. На входы компаратора поступает напряжение с выхода датчика В1 и образцовое с движка переменного резистора R3. Если температура выше заданной, ток в цепи управления фототиристором не протекает и последний закрыт. Нагреватель обесточен.
Со снижением температуры напряжение на выходе датчика станет меньшим образцового, что приведет к переключению компаратора. Фототиристор откроется, замыкая цепь питания нагревателя. Температура объекта повысится, и прибор вернется в исходное состояние, в котором нагреватель выключен.
Конструктивно терморегулятор состоит из трех узлов, соединенных жгутами проводов с разъемами. Первый узел - датчик температуры В1. Указанный на схеме прибор AD22100KT работает в интервале температуры 0...+100°С. Для работы в интервале -40...+85 °С нужен AD22100AT, а в интервале -50...+150 °С - AD22100ST. Для применения в жидкой среде датчик должен быть защищен от непосредственного контакта с ней, а его соединительные провода надежно изолированы.
Второй узел - печатная плата, на которой установлены микросхемы, большая часть других деталей и вилки разъемов Х1 и Х2. Эскиз платы показан на рис. 2. Она рассчитана на оксидные конденсаторы серии К50-35 или аналогичные импортные и на постоянные резисторы указанной на схеме мощности. Проволочный многооборотный подстроечный резистор СП5-2ВБ (R3) установлен вне платы. Вилки Х1, Х2 серии PLS. Подобные можно найти в неисправных компьютерных модулях. Диоды VD1, VD2 при необходимости заменяют другими выпрямительными, например, КД105Б, КД106А.
Третий узел - силовые элементы регулятора и светодиоды. Все они вместе с печатной платой второго узла помещены в корпус из изоляционного материала. Мост из диодов VD3-VD6 можно заменить аналогичным однокорпусным узлом, например, КВРС1006 или КВРС1004. При токе нагрузки более 1.. .2 А диодному мосту и фототиристору необходимы теплоотводы, а если мощность нагревателя превышает 2,2 кВт, эти элементы следует заменить другими соответствующей мощности. Трансформатор Т1 должен обеспечивать выпрямленное напряжение 12... 15 В при токе нагрузки 100 мА. Светодиоды подойдут любые.
Налаживание начинают с установки границ интервала температуры, в котором планируется работа регулятора. Для этого подбирают номиналы резисторов R2 и R4. Падение напряжения на резисторе R4 должно равняться вычисленному по приведенной выше формуле для минимальной, а на последовательно соединенных R3 и R4 - для максимальной температуры интервала.
Номинал резистора R6 выбирают таким, чтобы в цепи управления фототиристора U1 протекал ток приблизительно 100 мА. Если включение и выключение нагревателя происходят с "дребезгом", устранить его можно, установив показанный на схеме штриховыми линиями резистор R9. Он создаст небольшой гистерезис переключения компаратора.
Автор: И.Нечаев, г.Курск