Схема призначена для автоматичного підтримання потрібної температури з високою точністю і може знайти застосування в різних промислових і побутових пристроях для управління нагрівом термокамери або паяльника.
Основні технічні характеристики термостабілізатора
1. Діапазон робочих температур +150...1000 °С.
2. Точність підтримання встановленої температури у робочому діапазоні не гірше 2 °С.
3. Робоча напруга нагрівача може бути від 100 до 400 Ст.
4. Потужність нагрівача допустима до 4 кВт або 8 кВт при використанні радіатора для симістора більшої площі).
5. Датчиком температури є термопара з спаю Хромель - Алюмель.
6. Схема управління термостабілізатора має електричну розв'язку по постійному струму від мережі живлення нагрівача.
7. Включення ланцюга нагрівача проводиться електронним безконтактним способом.
8. Живлення схеми управління здійснюється від двополярної джерела живлення з напругою 12В (струм споживання схеми керування не перевищує 15 мА). До одного блоку живлення припустимо підключати до 10 схем термостабилизаторов.
Термостабілізатори містить мінімальне число елементів, що забезпечує високу надійність, а малі габарити дозволяють легко розмістити його всередині будь-якого корпусу.
Пристрій складається з двох вузлів: схеми управління і блоку живлення.
Рис. 1.17. Електрична схема термостабілізатора
Схема управління (рис. 1.17) виконана на одній здвоєною мікросхемі DA1 (140УД20А) і симетричному тиристорі (симисторе) VS1. На елементі DA1.1 зібраний диференціальний підсилювач сигналу термопари, а на DA1.2 - інтегратор, який керує роботою генератора імпульсів на одноперехідному транзисторі VT1. Імпульси через розділовий трансформатор Т1 надходять на управління комутатором VS1.
Рис. 1.18. Форма імпульсів на керуючому виведення симістора
Використання в схемі інтегратора замість зазвичай застосовується компаратора дозволяє забезпечити м'яку характеристику зміни потужності в нагрівачі при виході на режим термостабілізації. Це здійснюється за рахунок зміни часу заряду конденсатора С8, від якого залежить частота генератора, а отже, і початковий кут відкривання симістора. Поки напруга з виходу DA1/12 не перевищить граничне значення, встановлене резисторами R1 і R2 (на DA1/6), на виході мікросхеми DA1/10 буде напруга +12 В, що забезпечить роботу генератора (VT1) на максимальній частоті. При цьому форма імпульсів на керуючому електроді симістора повинна мати вигляд, наведений на рис. 1.18.
Якщо форма імпульсів інша, слід поміняти місцями висновки на одній з обмоток трансформатора Т1.
Електрична схема блоку живлення термостабілізатора може бути зібрана за одним з наведених на рис. 1.19 варіантів. Обидві схеми мають внутрішню електронний захист від перевантаження і в особливих пояснень не потребують, так як є типовими. При використанні одного джерела живлення для декількох термостабилизаторов включення кожної схеми управління здійснюється окремим тумблером.
Рис. 1.19. Двухполярныи джерело живлення для термостабілізатора
Топології друкованих плат і розташування деталей, наведені на рис. 1.20...1.22. Сімістор встановлюється на радіатор, що складається з двох мідних пластин, одна з яких показана на рис. 1.23. Для зручності підключення зовнішніх ланцюгів схеми на платі (рис. 1.21) закріплені гвинти МОЗ і М4 з гайками.
Рис. 1. 20. Топологія друкованої плати схеми управління
Рис, 1.21. Детальний розташування
Рис. 1.22. Друкована плата джерела живлення, варіант 2
У схемі застосована прецизійна мікросхема, і заміна її на інший тип неприпустима, оскільки це погіршить точність підтримки температури через збільшення дрейфу нуля, який буде порівнянний з величиною сигналу від термопари.
Імпульсний трансформатор Т1 намотується проводом ПЕЛШО-0,18 на феритовому кільці М4000НМ1 типорозміру К16х10х4 мм або кільці М2000НМ1 - К20х12х6 мм і містить в обмотці 1 - 80 витків, 2-60 витків. Перед намотуванням гострі грані сердечника потрібно заокруглити надфілем. Інакше вони проріжуть провід. Після намотування і просочення котушки лаком потрібно обов'язково переконатися в відсутності витоку між обмотками, а також обмотками і феритом каркаса.
Інші деталі схеми не критичні і можуть бути будь-якого типу, наприклад: змінні резистори R1 і R2 типу СПЗ-4а; R3 і R4 - підлаштовані багатооборотні СП5-2; постійні резистори типу С2-23; електролітичні конденсатори С6 і С7 - К53-1А на 16; інші - типу К10-17. Діоди VD2, VD3 призначені для захисту схеми від неправильного підключення джерела живлення і можуть бути якими, на струм до 100 мА.
Підключаючи схему управління, необхідно дотримуватися положення фази, вказане на малюнку (при правильному з'єднанні на радіаторі симістора повинна знаходитися фаза напруги). Це особливо важливо, якщо від одного джерела живлення включено кілька термостабилизаторов.
При подачі живлення на схему управління повинен включитися нагрівання навантаження RH. Індикатором включення нагрівача є світіння світлодіода HL1 або включеної паралельно з навантаженням лампи.
Рис. 1.23. Конструкція радіатора для симістора
Для налаштування температури стабілізації встановлюємо в середнє положення регулятори R1, R2,
дочекавшись підвищення температури в зоні нагрівання до потрібної величини, регулятором ГРУБО добиваємося відключення нагрівача.
Коли процес термостабілізації встановиться, скоректувати температуру можна регулятором ТОЧНО.
Схема дозволяє мати кілька фіксованих значень температури при перемиканні S1. В цьому випадку потрібна температура налаштовується відповідними підстроєчними резисторами R3 і R4 на платі управління.
Публікація: www.cxem.net