فئات: مقالات مميزة » إلكترونيات عملية
مرات المشاهدة: 79375
تعليقات على المادة: 6
ترموستات إلكتروني لمبرد الزيت
مقال عن كيفية استبدال منظم درجة الحرارة الميكانيكية من المبرد تسخين الزيت.
في كثير من الأحيان في الحياة اليومية عليك استخدام مشعات الزيت للتدفئة. وكقاعدة عامة ، تأتي مثل هذه الأيام في الخريف ، عندما يكون الجو باردًا بالفعل في الخارج ، والمرافق العامة ليست في عجلة من أمرها لتشغيل التدفئة المركزية في الشقق. هذه المشعات لا تحرق أكسجين الهواء على عكس الأنواع الأخرى من أجهزة التدفئة الكهربائية.
يتم ضبط درجة حرارة التسخين لمثل هذه المشعاعات باستخدام وحدة تحكم كهروميكانيكية ، أساسها عبارة عن لوحة ثنائية المعدن - تتحكم في تشغيل التلامس الميكانيكي. يقوم هذا التلامس بإيقاف تشغيل المدفأة عند الوصول إلى درجة الحرارة المحددة.
عندما يصبح مثل هذا المنظم غير صالح للاستخدام ، لا يمكن إصلاحه في حوالي مائة بالمائة من الحالات. يصبح من المستحيل استخدام المبرد بدون جهاز تحكم في درجة الحرارة: إما تحتاج إلى تشغيله يدويًا بشكل دوري - قم بإيقاف تشغيله أو الجلوس وانتظر حدوث حريق. سيساعد جهاز التحكم في درجة حرارة أشباه الموصلات الموضح في هذه المقالة على التخلص من هذا الموقف.
مجسات درجة حرارة أشباه الموصلات
من الخصائص المميزة لوحدة التحكم هذه أنها لا تتطلب معايرة درجة الحرارة ، حيث إنها تستخدم مستشعر LM335AZ ، الذي تمت معايرته بالفعل من قبل الشركة المصنعة.
هناك عدة أنواع من أجهزة استشعار درجة الحرارة المعايرة ، على سبيل المثال DS1621 و DS1820 وبعضها الآخر. توفر هذه المستشعرات قراءات درجة الحرارة في شكل رقمي ، لذلك تتوفر نتيجة القياس فقط أجهزة متحكمالتي تتطلب البرمجة.
استشعار درجة الحرارة التناظرية LM335AZ
يوفر مستشعر LM335AZ نتيجة القياس شكل التناظرية (الجهد) ، والذي لا يتطلب استخدام ميكروكنترولر وبرامج الكتابة. يكفي تجميع دائرة بسيطة وسيعمل الجهاز على النحو المنشود. يظهر مخطط وحدة التحكم في درجة الحرارة الموصوفة في الشكل 1.
الشكل 1. ترموستات للبرودة النفط.
وفقًا لمبدأ التشغيل ، فإن LM335AZ هو أحد أنواع الصمام الثنائي زينر الخاضع لأشباه الموصلات ، حيث يعتمد جهد التثبيت على درجة الحرارة المحيطة. هذه الخاصية موحدة بشكل صارم وتبلغ 10 mV / ° C. في هذه الحالة ، يكون معامل درجة الحرارة للجهد (TKN) موجبًا ، أي بزيادة في درجة الحرارة لكل درجة ، ويزداد الجهد الناتج من هذا المستشعر بمقدار 10 مللي فولت.
تضمن الشركة المصنعة أنه عندما تتغير درجة الحرارة خلال -40 ... + 100 درجة مئوية ، تكون خاصية المستشعر خطية ، والخطأ لا يزيد عن ± 1 درجة مئوية. هذه الدقة كافية للتحكم في درجة حرارة السخان. وتجدر الإشارة بشكل منفصل إلى أن هذه المعلمات سوف تتحقق في تيار من خلال الصمام الثنائي زينر عند مستوى 0.45 ... 5.0 مللي أمبير.
يتم معايرة أجهزة استشعار LM335AZ على مقياس درجة حرارة كلفن. لنقل درجة الحرارة من درجة مئوية مألوفة لنا جميعا ، سيكون علينا استخدام الصيغة التالية: t ° K = 273 + t ° C. بالنظر إلى معامل درجة الحرارة المذكور أعلاه للمستشعر 10 mV / ° C ، فإن الجهد بالميليفولت عند خرجه سيكون أعلى بعشر مرات من القراءات بالدرجات.
مثال بسيط: إذا كان ميزان الحرارة على الحائط يظهر في غرفتنا 25 درجة ، فإن الجهد عند إخراج مستشعر LM335AZ سيكون (273 + 25) * 10 = 2980 mV أو 2.98 V. من السهل حساب أنه إذا تم تسخين مبرد الزيت إلى 70 درجة مئوية سيكون الجهد عند إخراج المستشعر LM335AZ (273 + 70) * 10 = 3430 mV أو 3.43 V. اتضح أنه لإنشاء ترموستات تحتاج فقط إلى قياس الجهد عند إخراج المستشعر ومقارنته بالجهد المرجعي الذي يحدد درجة حرارة التسخين.
بعد هذه الدراسة التفصيلية للمستشعر ، يمكننا أن ننتقل إلى وصف مخطط دائرة الترموستات ، الذي يحتوي على عدد صغير من الأجزاء ، وهو سهل الصنع ، ولا يتطلب تعديله تقريبًا.
ترموستات امدادات الطاقة
يتم تجميع مزود الطاقة لجهاز التحكم في درجة الحرارة وفقًا للمخطط المعروف مع مكثف التبريد. في المخطط ، هذا هو C1. في موازاة ذلك ، يتم تثبيت المقاوم R1 من خلالها سيتم تفريغ المكثف أعلاه بعد فصل الجهاز من الشبكة.
الأهم من ذلك كله ، أن هذا التفريغ ضروري عند إعداد منظم درجة الحرارة وتصنيعه ، - يجب أن توافق على أنه ليس من اللطيف أن تتلقى الصدمات الكهربائية ، حيث تشبث مكثفًا مشحونًا بجهد التيار الكهربائي من أجل النسيان.
يقوم المقاوم R2 بتقليل تدفق التيار عند الاتصال بالشبكة ، وفي حالات الطوارئ يكون بمثابة فتيل. يجب أن تكون قوتها 1 واط على الأقل. في السعات المنخفضة ، يحترق هذا المقاوم بسبب تدمير الطبقة المقاومة حتى مع وجود جهاز يعمل بكامل طاقته.
يقتصر الجهد الذي تم تصحيحه بواسطة الجسر بمساعدة الصمام الثنائي Zener على VD2 على 12 فولت ، ويعمل المكثف C4 على سلاسة تموجاته. تم تصميم Capacitor C6 لتخفيف التداخل النبضي والعالي التردد من الشبكة. يتم استخدام الجهد 12 فولت لتشغيل رقاقة - المقارنة، مؤشر LED HL1 ، HL2 و LED triac optocoupler U1.
يتم تنفيذ مرحلة التثبيت الثانية على جهاز تثبيت مدمج 78L05 ، والذي يحتوي على جهد إخراج + 5. فولت ، ويتم استخدام هذا الجهد لتشغيل مستشعر درجة الحرارة والحصول على جهد مرجعي عند إدخال المقارنة. استقرار الجهاز بأكمله ككل يعتمد على استقرار هذا الجهد.
يستقبل مستشعر درجة الحرارة VK1 الطاقة من جهاز التثبيت DA2 من خلال المقاوم R3. يتم توفير الجهد من المستشعر من خلال مرشح قمع الضوضاء R4 ، C2 ، R5 إلى المدخلات غير المقلوبة 3 من المقارنة (المقارنة) DA1.1.
يتم تطبيق الجهد المرجعي أيضًا على المدخلات المقلوبة 2 من المقارنة من خلال مرشح قمع التداخل R14 ، C3 ، R6 ، والذي يحدد درجة حرارة التسخين.
يتم تقليل إعداد الجهاز لضبط الجهد الذي سينتجه المستشعر عند درجة حرارة الحد الأقصى المحددة باستخدام المقاوم توليف R15 على دائرة الإخراج الأيسر من المقاوم R17. إذا قمت بتحديد درجة حرارة التدفئة إلى 70 درجة مئوية ، فهذا يعني وفقًا لمقياس كلفن أن 343 درجة مئوية ، وبالتالي فإن فولطية المستشعر ستكون 3 ، 43 فولت. عند درجة حرارة ، على سبيل المثال ، 80 درجة مئوية ، 3.53 فولت.
بدوره ، يجب ضبط الجهد وفقًا للطرف السفلي من النطاق على الجانب الأيمن وفقًا لدائرة الخرج للمقاوم R17. يتم هذا الإعداد عن طريق اختيار المقاوم R18. يمكن أن يكون المقاوم R17 أيضًا تحت أيدي القيمة الاسمية الخاطئة ، كما هو موضح في المخطط. بالنظر إلى أنه عند 0 درجة مئوية (التي تتوافق مع 273 درجة مئوية) ، فإن جهد المستشعر هو 2.73 فولت عند إخراج المستشعر ، يمكنك استخدام النسبة R17 / (3.43 - 2.73) = R18 / 2 لحساب تقريبي لقيم هذه المقاومات. 73 ، والتي من السهل حساب المقاومة من أي المقاوم.
مبدأ تشغيل الدائرة
الآن بضع كلمات حول كيفية عمل الدائرة. يتم توفير الجهد من جهاز استشعار درجة الحرارة إلى المدخلات غير المقلوبة للمقارن 3. يتم توفير الجهد من محرك المقاوم R17 إلى الإدخال المقلوب 2. في حين أن الجهد عند الإدخال غير المقلوب أعلى منه في المقلوب ، فإن ترانزستور الخرج الخاص بالمقارن مفتوح ، لذلك يتم إضاءة مؤشر LED لجهاز optocoupler U1. يتم استخدام LED HL1 الأحمر للإشارة إلى الحالة المفتوحة لجهاز optocoupler. بدوره فتح أيضا صمام تحكم كهربائي VS1 وسخان متصلة.
مع ارتفاع درجة حرارة الرادياتير ، يزداد الجهد عند خرج مستشعر VK1. بمجرد تجاوز هذا الجهد للجهد عند الإدخال المقلوب ، يتم إغلاق الترانزستور الناتج المقارنة وينطفئ الصمام optocoupler - سيتم إيقاف التحميل.
بعد أن يبرد المبرد إلى حد ما ، تتكرر دورة التدفئة مرة أخرى.كم يبرد المبرد بسبب عرض حلقة التباطؤ للمقارن ، والذي يعتمد على مقاومة المقاوم R7. Capacitor C5 يمنع المقارنة من الإثارة في الترددات العالية.
يحتوي LM2903N على مقارنين. لذلك ، من الممكن تجميع مؤشر على المقارنة الثانية ، مما يشير إلى أن التدفئة كاملة ، وأن هناك جهد في الشبكة. يتم تجميع هذا المؤشر على DA1.2 و LED HL1 الأخضر ، والذي سوف يضيء عند إيقاف تشغيل المدفأة.
بضع كلمات عن التفاصيل. تم تصميم المقاومات R9 ، R12 لتوفير أوضاع تشغيل الترانزستور الكهروضوئي optocoupler ، وسلسلة R8 ، C9 مصممة لمنع ارتفاع الجهد في VAC1 التيرستورات. يمكن استبدال الترياك المستورد الموضح في الرسم البياني بنجاح بـ TS 112-16 أو TS 125-22. مع هذه triacs ، فمن الممكن تبديل الأحمال تصل إلى 2.5 كيلو واط. لتثبيتها ، ستحتاج إلى مشعاع صغير ، يجب أن يتم عزل الترياك باستخدام الميكا أو حشوات السيراميك.
تصميم المنظم أمر تعسفي: إذا سمح تصميم مبرد الزيت ، فيمكن تثبيته من الداخل. يمكنك أيضًا عمل ترموستات في شكل وحدة منفصلة. في هذه الحالة ، بالطبع ، سوف تحتاج إلى وضعه في نوع من العلبة. يجب عرض LEDs HL1 و HL2 ومقبض المقاوم المتغير R17 في الخارج من العلبة ، حيث يمكنك ضبط درجة حرارة التسخين إلى حد ما. يمكن أن تكون LEDs HL1 و HL2 من أي نوع ، بينما HL1 أخضر و HL2 أحمر.
يتكون الجهاز على لوحة دوائر مطبوعة ، يتم عرض نسخة محتملة منها في الشكل 2.
الشكل 2. ترموستات لوحة الدوائر.
تم استخدام الأنواع التالية من الأجزاء للتركيب على السبورة: مكثفات الأكسيد المنزلي K50-35 أو المستوردة ، المكثفات فيلم C1 و C9 نوع K73-17 ، مكثفات السيراميك صغيرة الحجم المتبقية. يجب أن تكون المكثفات بأكسيد مع درجة حرارة مسموح بها لا تقل عن +105 درجة مئوية ، وهو موضح على جسم المكثفات.
المقاومات الثابتة اكتب MLT 0.125 أو المستوردة. نوع المتقلب المقاوم R1 СП5-28Б أو آخر متعدد بدوره - مع مساعدته ، سيتم تعيين الحد العلوي للتدفئة أكثر دقة.
متغير نوع المقاوم R17 سلك PPB-3V. والغرض منه هو ضبط درجة حرارة التدفئة. من الأفضل تثبيت هذا المقاوم بدلاً من منظم الكهروميكانيكية القديم.
يجب تثبيت مستشعر درجة الحرارة LM335AZ ، إذا سمح تصميم المبرد ، في المكان الذي تم فيه تثبيت المستشعر الكهروميكانيكية مسبقًا. في هذه الحالة ، سيتعين إزالة المستشعر القديم ، بالطبع. من الأفضل القيام بتوصيل المستشعر بلوحة الدوائر المطبوعة بزوج من الأسلاك الملتوية. هذا سوف يقلل بشكل كبير من تأثير التداخل على تشغيل الجهاز بأكمله ككل.
عندما يتم تصميم منظم كوحدة منفصلة ، يتم تثبيت المصابيح HL1 ، HL2 مباشرة على السبورة. وإذا كان يمكن إخفاء اللوحة داخل المدفأة ، ثم لتثبيت المصابيح ، ستحتاج إلى حفر ثقوب في جسم المدفأة. يجب أن توضع LEDs نفسها في هذه الحالة على طبق من مادة عازلة ، على سبيل المثال ، من الألياف الزجاجية أو getinaks.
من السهل إعداد الجهاز. بادئ ذي بدء ، يجب عليك التحقق من التثبيت للتأكد من توافقه مع المخطط وعدم وجود عيوب في شكل مسارات الدائرة على اللوحة أو الكسر. بعد ذلك ، تأكد من وجود جهد +12 فولت في الصمام الثنائي زينر والجهد +5 فولت عند إخراج المثبت DA2.
بعد هذه الفحوصات ، استخدم المقاوم التشذيب R15 لضبط الجهد من 3.43 فولت على دائرة الإخراج الأيسر للمقاوم متغير R17. يمكنك التحقق من التشغيل الصحيح لوحدة التحكم عن طريق تدوير المقاوم المقاوم R17. في هذه الحالة ، يجب الانتباه إلى مؤشرات LED.
يجب إجراء جميع القياسات نسبةً إلى الطرف السالب للمكثف C4 باستخدام المتر الرقميعلى سبيل المثال ، اكتب DT838 أو ما شابه.
لا تنسَ أن التصميم لا يحتوي على عزل كلفاني عن الشبكة الكهربائية. لذلك ، يجب أن تكون دقيقًا وحذرًا ، ومن الأفضل استخدام محول عزل. لكن قوة هذا المحول لا تكفي لتشغيل مبرد الزيت ، لذلك ولوقت التشغيل (بينما يكون كل شيء على الطاولة ويمكن الوصول إليه) ، يمكن استبدال عنصر التسخين بمصباح كهربائي تقليدي بقوة 25 ... 100 واط.
يمكن تسخين مستشعر درجة الحرارة أثناء عملية الضبط ببساطة باستخدام مكواة لحام أو مصباح تم ذكره للتو. في هذه الحالة ، سوف ينطفئ مصباح التحكم عند الوصول إلى درجة الحرارة المحددة ، ويضيء بعد تبريد بعض المستشعر. تعتمد درجة تبريد المستشعر على تباطؤ المقارنة ، كما هو موضح أعلاه.
بوريس Aladyshkin
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: