У цьому пристрої (на відміну від більшості інших, описаних у радіоаматорський літературі) в якості датчика використана термопара. Це помітно розширює області застосування запропонованого приладу. Він не підійде тільки для теплиць і овочесховищ, але і для сушильних шаф і навіть електропечей.
Стабілізатор підтримує температуру в заданих межах, включаючи і вимикаючи електронагрівач. Максимальний струм комутованій навантаження (нагрівача) - 0,1 А при напрузі 220 В, а з додатковим симистор-ним ключем - 80 А. Інтервал контрольованих температур 0...500 °С з хромель-копелевой термопарою або 0... 1200 °С з хромель-алюмелевой. Поточне значення температури відображається на світлодіодному цифровому індикаторі. Похибка вимірювання - не більше 1,5 % верхньої межі інтервалу. Точність термостабілізації багато в чому залежить від теплових характеристик об'єкта (термокамери і знаходяться в ній предметів) та взаємного розташування термопари і нагрівача.
Принципова схема приладу зображена на рис. 1. Напруга, що розвивається термопарою ВК 1 і посилене ОУ DA1.4, надходить на входи ОУ DA1.1 - DA1.3, службовці компараторами. Пороги їх спрацювання задані дільниками напруги на резисторах R1-R3, R7 - R10. Резистором R2 встановлюють температурний поріг, нижче якого повинен бути включений нагрівач ЕК1. Різниця температур включення і вимикання нагрівача регулюють резистором R8. За допомогою резистора R9 встановлюють поріг спрацьовування компаратора на ОП DA1.3. При перевищенні цього порогу спрацьовує компаратор, транзистор VT1 відкривається, у результаті світлодіод HL1 запалюється, сигналізуючи про неприпустимому підвищенні температури в контрольованій зоні.
(натисніть для збільшення)
Ланцюги VD2R14C2 і VD3R17C4 захищають входи тригера DD1.1 від негативного напруги на виході ОВ і перешкод. Залежно від стану компараторів DA1.1 і DA1.2 на виході 5 тригера встановлюється низький або високий логічний рівень. Другий тригер (DD1.2) служить для синхронізації моментів включення і вимикання нагрівача з нульовою фазою напруги в мережі, що значно зменшує створювані приладом перешкоди. На вхід С тригера DD1.2 подані імпульси, формовані з допомогою оптрон U1 з напруги вторинної обмотки трансформатора живлення Т1.
З виходом 9 тригера DD1.2 з'єднаний вхід ключа на транзисторі VT2. В колекторних ланцюг транзистора включені світлодіод HL2 (сигналізує про включення нагрівача) і світлодіод оптрона U2. Вимикач SA1 служить для примусового вимикання нагрівача.
Тиристор оптрона U2 знаходиться в діагональ діодного мосту VD5 і комутує навантаження - електронагрівач ЕК1. Природно, споживаний струм не нагрівачем повинен перевищувати допустимих для тиристора і мосту значень - Більш потужний нагрівач можна підключити за схемою, показаної на рис. 2.
Сімістор VS1 повинен бути забезпечений тепловідводом.
Вузол відображення поточної температури і її заданого значення зібраний на мікросхемі DA4 К572ПВ2 (зарубіжний аналог - ILC7107), докладний опис якої можна знайти в [1]. Мікросхема включена за типовою схемою, з її виходами з'єднані семиэлементные світлодіодні індикатори HG1-HG4. Якщо необхідно, можна застосувати рідкокристалічний індикатор, замінивши мікросхему К572ПВ2 на К572ПВ5, як описано, наприклад, в [2].
Якщо кнопка SB1 не натиснута, на вхід 30 DA4 надходить пропорційне поточної температурі напруга з виходу ОУ DA1.4. В іншому випадку DA4 вимірює напруга, пропорційне встановленої резисторами R2 і R8 температурі включення нагрівача.
Вузол живлення складається з трансформатора Т1 з випрямлячем на діодному мосту VD1 і двох інтегральних стабілізаторів напруги - DA2 (+5 В) і DA3 (-5). Напруга живлення колекторних ланцюгів транзисторів VT1, VT2 не стабилизирово. Габаритна потужність трансформатора Т1 - 5...10 Вт, вторинна обмотка - напругою 15...20 В з відведенням від середини.
У приладі можуть бути використані постійні резистори МЛТ, підстроювальні - СП5-2, змінний (R2) - СПЗ-45, конденсатори К73-17 (С10, С12, С13), оксидні - К50-35 або їх зарубіжні аналоги, решта - керамічні, наприклад, КМ-6. Оптрон АОУ115Г можна замінити на ЗОУ1ОЗГ Замість світлодіодних індикаторів SA08-11HWA фірми Kingbright придатні і інші з загальним анодом, наприклад, Paralight A-561SRD або КЛЦ402В - КЛЦ402Е.
У діапазоні температур 0...1200°С в якості термопари ВК 1 застосовують готову хромель-алюмелевую чутливістю 40,65 мкВ/С. Якщо максимальна температура не більше 500 °С, підійде і хромель-копелевая (72,85 мкВ/°С). У цьому варіанті номінал резистора R2 зменшують до 2,2 кОм.
У разі відсутності готових термопару виготовляють самостійно, з'єднавши точковим зварюванням кінці відрізків дроту з відповідних сплавів і підключивши до їх протилежних кінцях звичайні мідні дроти довжиною до декількох метрів. Екранувати ці дроти немає необхідності, однак не слід прокладати їх поблизу силових ланцюгів або проводів, по яких течуть значні високочастотні і імпульсні струми. Про деякі особливості пристрою і застосування термопар можна прочитати, наприклад, в [3].
Налаштування приладу полягає у встановленні підлаштування резистором R6 правильних показань світлодіодного індикатора при мінімальної, а резистором R11 - при максимальній температурі. Ці регулювання взаємозалежні, тому їх необхідно повторити кілька разів. Щоб домогтися необхідного для хромель-копелевой термопари коефіцієнта підсилення ОУ DA1.1, потрібно зменшити номінал резистора R13. На закінчення резистором R8 встановлюють необхідну різниця температур включення і вимикання нагрівача, а резистором R9 - поріг включення сигналізації про аварійний перегріві.
Відомо, що ЕРС, що генерується термопарою, пропорційна не абсолютним значень різниці температур "гарячого" і "холодного спаїв. Щоб виключити викликану цим додаткову похибку, необхідно подбає про сталість температури "холодного" (неробочого) спаю термопари або компенсації її змін. Одна з можливих схем вузла компенсації показана на рис. 3.
Нумерація деталей на ньому продовжує розпочату на попередніх малюнках. Термочувствительную мікросхему DA5 К1019ЕМ1 [4] розташовують в безпосередній близькості від "холодного" спаю і по можливості в тепловому контакті з ним. Частина вихідної напруги мікросхеми DD1 складається з утворюваним термопарою ВК 1. При відповідному співвідношенні опорів резисторів R30 і R31 напруга на вході ОУ DA1.4 буде залежати тільки від температури "гарячого" спаю.
Література
Автор: Ст. Тушнов