У побуті та на виробництві доволі часто виникає необхідність підтримувати постійну температуру в приміщенні, в посудині з рідиною і т. д. Відомо багато електронних пристроїв для автоматичного підтримання температури. Деякі з них складні у виготовленні і містять дефіцитні елементи, інші не мають гальванічної розв'язки з живильною мережею і тому небезпечна їх експлуатація.
Пропонований варіант терморегулятора забезпечує підтримка з точністю ±0,5°С температури, яка встановлюється в межах від 10 до 50 °С. Потужність нагрівача, що підключається до терморегулятора, не повинна перевищувати 2 кВт. Основна перевага пристрою - простота у виготовленні і доступність елементної бази.
Принципова електрична схема терморегулятора зображена на рис. 1. Пристрій являє собою сукупність чотирьох функціональних вузлів: тригера Шмітта, мультивібратора, трансформатора і тринисторного ключа.
Тригер Шмітта стежить за опором терморезистора RK1 - датчика температури. Коли опір терморезистора, зменшуючись, переходить нижній поріг, тригер Шмітта перемикається і своїм вихідним сигналом загальмовує мультивібратор. В результаті цього тринисторный ключ не пропускає струму через обігрівач. При збільшенні опору терморезистора понад певного верхнього порогу тригер Шмітта знову перемикається в колишнє положення і дозволяє роботу мультивібратора, імпульси якого відкривають тринисторный ключ. В результаті цього через нагрівач протікає електричний струм. Цей процес повторюється з частотою, яка залежить від потужності обігрівача, різниці між значеннями встановленої температури об'єкта та температури навколишнього середовища, теплової інерції об'єкта і ширини петлі гістерезису тригера Шмітта.
Тригер Шмітта зібраний на транзисторах VT1, VT2. В емітерний ланцюг цих транзисторів включені два діода VD4, VD5. За рахунок їх нелінійності вдалося звузити петлю гістерезису тригера і підвищити точність підтримки температури. Резистором R2 встановлюють межі регулювання температури, а резистором R1 - конкретне значення температури в цих межах. Зв'язок між транзисторами VT2 і VT4 безпосередня, тому, якщо перший з них відкритий, то другий закритий, і навпаки.
Рис. 1
Частоту генерації (близько 20 кГц) мультивібратора, зібраного на транзисторах VT3, VT4, визначають номінали резисторів R6, R10, конденсатори С4, С6. Значення частоти обрано, виходячи з умови надійного відкривання тріністора, для чого необхідний імпульс на керуючому електроді тривалістю не менше 10 мкс.
Мультивібратор загальмований, коли відкритий транзистор VT2.
Імпульсний трансформатор Т1 забезпечує гальванічну розв'язку комутованій ланцюги і пристрої керування, що відповідає вимоги електробезпеки при експлуатації термостата. Первинна обмотка трансформатора підключена до колектора транзисторів VT3, VT4 через розділовий конденсатор С5, що виключає зв'язок між ними і трансформатором по постійному струму. Такий спосіб харчування первинної обмотки трансформатора забезпечує проходження струму в двох напрямках, що підвищує ККД трансформації.
Обмотки 1-2, 3-4 трансформатора підключені до керуючим переходів тринисторов через діоди VD1, VD2. Це забезпечує вирівнювання навантаження в кожній полуволне керуючого імпульсу і відсікає негативне напруга на керуючих електродах тринисторов. Зустрічно-паралельне включення тринисторов дозволяє пропускати і позитивну, і негативну напівхвилі напруги через нагрівач без застосування випрямного мосту, на якому марно виділяється значна потужність.
Світлодіод HL1 відображає включення нагрівача.
У пристрої використані резистори СП1 (R1, R2), ОМЛТ (R7, R8, R9, R12) і МЛТ (решта). Конденсатори КМ (С2-С6) і K52-1 (С1). Транзистори VT1, VT2-KT315, а VT3, VT4 - КТ603, КТ608 з будь-якою літерою. Замість зазначених на схемі діодів можна використовувати КД104А (VD4, VD5) і КД510А (VD1, VD2).
Якщо потужність нагрівача перевищує 200 Вт, то тріністори необхідно встановлювати на радіатори. При потужності, не перевищує 300 Вт, замість КУ202Н можна використовувати тріністори КУ201Н.
Трансформатор Т1 намотаний на кільці розмірами 18х12х4 мм, з фериту 2000НМ. Всі три обмотки однакові і містять за 50 витків дроту ПЕЛШО 0,17. При виготовленні трансформатора потрібно вжити заходів до того, щоб він витримував напруга між обмотками не менш 600 У.
Струм, споживаний терморегулятором, не перевищує 250 мА при напрузі живлення 8...12 Ст.
Перед включенням терморегулятора в мережу необхідно встановити резистор R2 в середнє положення. Якщо цей резистор буде вирішено винести на передню панель, то послідовно з ним необхідно включити обмежувальний резистор опором 300.. .510 Ом.
Правильно зібраний терморегулятор починає працювати відразу. Лише в окремих випадках потрібна підбірка резистора R3.
Автор: Ю. Маяцький, р. Харків; Публікація: www.cxem.net