Відмінність цього варіанту термостабілізатора від багатьох інших, раніше описаних у нашому журналі, полягає в основному в заміні традиційного тріністора сімістором, що дозволило виключити випрямний міст, складений з потужних діодів. В результаті число елементів, що встановлюються на тепловідвід при вихідний потужності до 1 кВт, скоротилася з п'яти до одного. Термостабілізатори можна використовувати для підтримки температури в будиночку на садовій ділянці, у погребі, балконному "овочесховище" та інших закритих об'ємах.
Стабілізація температури пропонованим електронним пристроєм, здійснюється, як зазвичай, включенням і вимиканням мережевої напруги, що подається на навантаження - нагрівач, в залежності від температури датчика - терморезистора. Включення самого симістора відбувається поблизу моменту переходу мережевого напруги через "нуль", що знижує рівень перешкод.
Схема термостабілізатора наведена на рис. 1. У термостабилизаторе використані вузол живлення і ланцюги формування імпульсів у моменти проходження мережевого напруги через "нуль", описані в [1], тому частина схеми, повністю повторює рис. 1 [1], тут не показана.
"нуль" формується імпульс негативної полярності. Тригер Шмітта, зібраний на елементах DD1.1, DD1.2 і резисторі R9, формує круті фронти і спади цього імпульсу. Позитивний перепад напруги, відповідний початку напівперіоду, диференціюється ланцюжком C4R11 та у вигляді короткого імпульсу позитивної полярності подається на вхідний висновок 12 елемента DD1.4.
Одночасно на другий вхід (висновок 13) елемента DD1.4 надходить сигнал з виходу ОУ DA1, що виконує функцію компаратора. Його входи підключені до виходів термочутливого мосту, утвореного резисторами R5 - R8 і терморезистором RK1. Поки температура терморезистора вище встановленої резистором R5, напруга на неінвертуючому вході ОП менше, ніж на інвертуючому, на виході компаратора формується сигнал низького рівня. В цей час імпульси через елемент DD1.4 не проходять і світлодіод HL1 закритий.
Коли температура терморезистора RK1 знизиться і напруга на ньому стане більше, вихідний сигнал ОУ буде відповідати високому рівню, включиться світлодіод HL1, імпульси з диференціюючою ланцюжка C4R11 почнуть проходити через елемент DD1.4 на базу транзистора VT3. На початку кожного напівперіоду транзистор почне включати симистор VS1 і тим самим підключати до мережі навантаження - нагрівач.
Всі елементи пристрою, крім симістора і гніздової частини вихідного роз'єму Х1, змонтовані на друкованій платі розмірами 80x50 мм (рис. 2). Плата, виконана з одностороннього фольгованого склотекстоліти, розрахована на встановлення резисторів МЛТ, конденсаторів К73 - 16 (С1), К50 - 6 (С2), КМ - 5 (решта). Змінний резистор R5 - СПЗ - 4аМ або СПЗ - 4бМ. Діоди VD1 та VD2 - будь-які кремнієві імпульсні або випрямні, стабілітрон VD3 - на напругу стабілізації 10...12 Ст. Мікросхема К561ЛА7 замінима на К176ЛА7 або КР1561ЛА7. Транзистори VT1 і VT2 можуть бути будь-якими кремнієвими малопотужними структури p-n-p, транзистор VT3 - середньої або великої потужності такої ж структури з допустимим колекторним струмом до 150 мА.
Функцію компаратора (DA1) може виконувати практично будь-ОУ, що працює при повному напрузі живлення 10 В і споживає струм не більше 5 мА, наприклад, КР140УД7, К140УД6, КР140УД6, КР140УД14. Світлодіод HL1 - будь-який з серії АЛ307. Його слід максимально винести за межі плати, і "дивитися" він повинен в ту ж сторону, що і вал змінного резистора R5. Корпус резистора R5 з'єднаний з мінусовим провідником ланцюга живлення мікросхем, що необхідно для його екранування.
Терморезистор RK1, використаний у виготовленому зразку пристрою, - ММТ - 4. Але підійде і будь-який інший серії ММТ або КМТ на номінальний опір 10...33 кОм. Краще - герметичні ММТ - 4 або КМТ - 4 [2, 3].
Для визначення опорів резисторів R5 і R6 необхідно задатися діапазоном температур, в якому повинен працювати термостабілізатори. Опір терморезистора вимірюють при максимальній робочій температурі. Таке ж опір або декілька меншу повинен мати і резистор R6. Потім вимірюють опір терморезистора при мінімальній температурі і підбирають опір резистора R5 таким, щоб воно в сумі з опором резистора R6 було не менше виміряного. Якщо є труднощі у вимірюванні опору терморезистора в діапазоні температур, можна вважати, що для резисторів серії ММТ воно збільшується на 19% при зменшенні температури на 5°С, на 41% применшення на 10°С і в два рази - на 20°С. Аналогічно при такому ж підвищення температури зменшення опору приладу складає 16%, 29% і два рази відповідно. Для терморезисторів КМТ подібна зміна приблизно в 1,5 рази більше.
Зазначені на схемі номінали резисторів R5, R6 та терморезистора RK1 відповідають діапазону роботи термостабілізатора 15...25°С.
Монтажну плату і симистор КУ208Г (або КУ208В), встановлений на ребристому тепловідвід розмірами 60x50x25 мм, розміщують в пластмасовій коробці розмірами 150x95x70 мм так, щоб терморезистор виявився близько до нижньої стінці коробки, а тепловідвід симістора - до верхньої. Попередньо в цих стінках корпусу найменшого розміру просвердлюють можливо більше число вентиляційних отворів діаметром 6 мм з кроком 10 мм Світлодіод і вал резистора виводять через отвори в передній стінці коробки. Сам же вал змінного резистора і кріпильний гвинт пластмасової ручки на ньому не повинні бути доступні для випадкового дотики.
Налагоджувати і градуювати регулятор починають без симістора. Висновок 12 елемента DD1.4 тимчасово з'єднують дротяної перемичкою з висновком 14 цієї мікросхеми, і до резистора R12 підключають вольтметр постійної напруги. Конденсатор С1 шунтують резистором опором 220...330 Ом, після чого термостабілізатори підключають до джерела постійного струму з вихідною напругою 12...15 Ст. Значення напруги джерела встановлюють таким, щоб струм, споживаний термостабилизатором, був в межах 18...20 мА.
Терморезистор поміщають у воду, температура якої відповідає середині робочого діапазону. Ізолятор термістора не повинен торкатися води. При обертанні вала резистора R5 за годинниковою стрілкою світлодіод HL1 засвітиться, а вольтметр показувати напругу близько 9 В, при обертанні його в протилежному напрямку світлодіод буде гаснути, а стрілка вольтметра стояти на нульовий позначці шкали. Роблять відповідну відмітку на шкалі змінного резистора. Змінюючи температуру води, повністю градуюють термостабілізатори.
Для проведення цієї операції можна замість терморезистора використовувати постійні резистори з номіналами, відповідними виміряним опором терморезистора при заданих температурах.
Видаливши додатковий резистор і дротяну перемичку, повністю збирають стабілізатор і перевіряють його роботу з лампою розжарювання, підключеного до роз'єму Х1 "Навантаження".
Для лінеаризації шкали змінного резистора можна скористатися рекомендаціями статті [4].
Регулятор встановлюють у вертикальному положенні так, щоб вентиляційні отвори в його корпусі нічим не закривалися, наприклад, на стіну кімнати. Якщо термостабілізатори використовується для підтримки температури в погребі, інкубаторі або балконному "овочесховище", його краще розміщувати поза термостабилизируемого обсягу, а терморезистор винести з корпусу стабілізатора. В цьому випадку для зменшення впливу наведень на місце терморезистора на плату слід поставити оксидний конденсатор ємністю не менше 50 мкФ на номінальну напругу не менше 10 Ст. Сам же терморезистор і підводять до нього дроти повинні бути ретельно за ізольовані.
Термостабілізатори не має гістерезису по температурі, і його точність може бути досить високою - порядку 0,1°С. Але якщо з якихось причин гістерезис все ж потрібно, необхідно включити між висновками 3 і 6 ОУ DA1 резистор (рис. 2 він показаний штриховими лініями) опором кілька мегаом.
Література
Автор: С. Бірюков, р. Москва