فئات: مقالات مميزة » الالكترونيات العملية
مرات المشاهدة: 54385
تعليقات على المقال: 3
ترموستات لحام البلاستيك
وصف التصميم البسيط والموثوق بمنظم درجة حرارة لحام البلاستيك ، على سبيل المثال ، إطارات بلاستيكية.
الحرارة. موعد ونطاق
يبدو شيء بسيط تحكم في درجة الحرارةوالغرض الرئيسي منه هو الحفاظ على درجة حرارة معينة. ولكن هناك العديد من مجالات التكنولوجيا أو الأسر التي ينبغي الحفاظ على درجة حرارة ثابتة فيها ، وفي نطاق واسع إلى حد ما.
على سبيل المثال ، يمكن أن يكون أرضية دافئة، حوض السمك مع ذهبية ، حاضنة لإزالة الكتاكيت ، موقد كهربائي أو المرجل في الحمام. في كل هذه الحالات ، يجب الحفاظ على درجة الحرارة مختلفة. على سبيل المثال ، بالنسبة لأسماك الزينة ، وفقًا لنوعها ، يمكن أن تكون درجة حرارة الماء في الحوض في حدود 22 ... 31 درجة مئوية ، وفي الحاضنة في غضون 37 ... 38 درجة مئوية ، وفي الموقد الكهربائي أو المرجل حوالي 70 ... 80 درجة مئوية.
هناك أيضًا أدوات تحكم في درجة الحرارة تحافظ على درجة الحرارة في النطاق من مائة إلى ألف درجة أو أكثر. إن إنشاء منظم درجة حرارة يتراوح بين عدة درجات إلى عدة آلاف أمر غير عملي ؛ حيث سيتضح أن التصميم معقد ومكلف للغاية ، وحتى على الأرجح ، لا يعمل. لذلك ، يتم إنتاج الحرارة ، كقاعدة عامة ، على مدى درجة حرارة ضيقة إلى حد ما.
تستخدم العديد من العمليات أيضًا أدوات التحكم في درجة الحرارة. معدات اللحام ، آلات قولبة الحقن لتشكيل المنتجات البلاستيكية ، معدات لحام الأنابيب البلاستيكية ، من المألوف في الآونة الأخيرة ، ولا تقل عن النوافذ البلاستيكية الشعبية.
أدوات التحكم في درجة الحرارة الحديثة للإنتاج الصناعي معقدة ودقيقة للغاية ، وكقاعدة عامة ، على أساس ميكروكنترولر ، لديها إشارة رقمية من أوضاع التشغيل ويمكن برمجة من قبل المستخدم. ولكن ، في كثير من الأحيان هناك حاجة لتصاميم أقل تعقيدا.
هذه المادة سوف تصف بناء وحدة تحكم في درجة الحرارة بسيطة وموثوقة إلى حد ما، المتاحة للتصنيع في إنتاج واحد ، على سبيل المثال ، في مختبرات مصنع الكهربائية. تم استخدام عشرات من هذه الأجهزة بنجاح في آلات لحام الإطارات البلاستيكية. بالمناسبة ، تم تصنيع الآلات نفسها أيضًا في بيئة إنتاج واحدة.
وصف مخطط الدائرة
تصميم منظم الحرارة بسيط للغاية ، ويرجع ذلك إلى استخدام رقاقة K157UD2 ، وهو مكبر للصوت التشغيلي المزدوج (OA). تحتوي حزمة DIP14 واحدة على اثنين من أمبير المرجع المستقل ، والذي يجمع بين دبابيس الطاقة الشائعة فقط.
نطاق هذه الرقاقة هو معدات تضخيم الصوت بشكل أساسي ، مثل الخلاطات ، عمليات الانتقال ، مسجلات الأشرطة ومكبرات الصوت المختلفة. لذلك ، تتميز op-amps بمستوى ضوضاء منخفض ، مما يجعل من الممكن أيضًا استخدامه كمضخم للإشارات الحرارية المزدوجة ، والذي لا يتجاوز مستواه بضع عشرات من الميلي فولتات. بنفس النجاح ، يمكن استخدام شريحة K157UD3. في هذه الحالة ، لا توجد تعديلات وإعدادات مطلوبة.
على الرغم من بساطة الدائرة ، يحافظ الجهاز على درجة حرارة تصل إلى 180 ... 300 درجة مئوية بتسامح لا يزيد عن 5 ٪ ، وهو ما يكفي تمامًا للحام البلاستيكي عالي الجودة. سخان الطاقة 400 واط. يظهر الرسم التخطيطي لجهاز التحكم في درجة الحرارة في الشكل 1.
الشكل 1. رسم تخطيطي لمنظم درجة الحرارة (النقر على صورة سيفتح دائرة واسعة النطاق).
من الناحية الوظيفية ، يتكون منظم الحرارة من عدة عقد: مضخم إشارة حراري على المرجع DA1.1 ، المقارنة على DA1.2 المرجع أمبير ، قاذفات صمام تحكم كهربائي على الترانزستور VT1 وجهاز مفتاح الإخراج المحرز في التيرستورات T1. يتضمن هذا الترياك حمولة ، كما هو موضح في الرسم البياني باسم EK1.
المزدوجة الحرارية
قياس درجة الحرارة باستخدام الحرارية BK1.يستخدم التصميم نوعًا حراريًا من النوع TYPE K مزودًا بقطر حراري يبلغ 4 μV / ° C. عند درجة حرارة 100 درجة مئوية ، تطور وحدة المعالجة الحرارية جهد 4.095 فولت ، عند 200 درجة مئوية 8.137 mV ، وعند 260 درجة مئوية 10.560 mV. تؤخذ هذه البيانات من جدول المعايرة الحرارية المترجمة تجريبياً. تم إجراء القياسات مع تعويض درجة حرارة الوصلة الباردة. وتستخدم المزدوجات الحرارية مماثلة في متعدد الرقمية مع متر درجة الحرارة ، على سبيل المثال DT838. استخدام TMDT 2-38 الأسلاك الحرارية ممكن أيضا. هذه المزدوجات الحرارية حاليا للبيع.
مضخم حراري EMF
تم تصميم مكبر للصوت إشارة الحرارية على DA1.1 المرجع أمبير وفقا لدائرة مكبر للصوت التفاضلية. يتيح لك تضمين op-amp التخلص من تداخل الوضع الشائع ، وهو أمر ضروري لتضخيم إشارة ضعف الحرارية.
يتم تحديد كسب المضخم التفاضلي بنسبة نسبة المقاومة للمقاومات R3 / R1 وعند القيم الموضحة في الرسم البياني 560. وبالتالي ، عند إخراج مكبر للصوت عند درجة حرارة 260 درجة مئوية ، يجب أن يكون الجهد 10.560 * 560 = 5913.6 mV ، أو 5.91 فولت. هذا يعني أن R1 = R2 و R3 = R4.
لتغيير المكسب ، على سبيل المثال عند استخدام نوع مختلف من المزدوجات الحرارية ، سيتعين عليك تغيير مقاومتين في وقت واحد. في معظم الأحيان يتم ذلك عن طريق استبدال المقاومات R3 و R4. عند إدخال مكبر للصوت وفي دائرة التغذية المرتدة ، يتم تثبيت المكثفات C1 ... C4 ، والغرض منها هو الحماية من التداخل وتشكيل استجابة التردد اللازمة للمكبر.
لا يوفر هذا المخطط خطة تعويض درجة حرارة تقاطع الباردة. هذا جعل من الممكن تبسيط الدائرة بشكل كبير ، على الرغم من عدم أخذها في الاعتبار عند قياس درجة حرارة عنصر التسخين بالمقارنة مع تبسيط الدائرة.
مقارنة الجهاز - المقارنة
تتم مراقبة درجة حرارة التسخين باستخدام مقارن (جهاز مقارنة) ، يتم إجراؤه على OS DA1.2. يتم تعيين عتبة المقارنة باستخدام المقاوم توليف R8 ، والجهد الذي يتم من خلال المقاوم R7 يتم توفيرها إلى المدخلات غير المقلوبة من المقارنة (دبوس 2).
باستخدام المقاومات R9 و R6 ، يتم تعيين العتبتين العليا والسفلى لنقطة ضبط درجة الحرارة ، على التوالي ، ويتم تغذية الجهد الكهربي المزدوج المتضخم من خلال المقاوم R5 من خلال المقاوم R5 لإدخال معكوس من المقارنة. وذكر التضخيم أعلى قليلا.
منطق المقارنة
في حين أن الجهد عند الإدخال المقلوب أقل من الجهد غير المقلوب ، فإن جهد الخرج للمقارن مرتفع (حوالي + 12V). في الحالة التي يكون فيها جهد الدخل المقلوب أعلى من الناتج غير المقلوب للمقارن -12 فولت ، والذي يتوافق مع مستوى منخفض.
التيرستورات الزناد الجهاز
يتكون جهاز الزناد triac على الترانزستور VT1 وفقًا لمخطط مولد الحجب الكلاسيكي ، والذي يمكن رؤيته في أي كتاب مدرسي أو كتاب مرجعي. الاختلاف الوحيد بين الدائرة الكلاسيكية هو أن التحيز إلى قاعدة الترانزستور يتم توفيره من ناتج المقارنة ، والذي يسمح لك بالتحكم في تشغيله.
عندما يكون ناتج المقارنة مرتفعًا ، تقريبًا + 12V ، يتم تطبيق إزاحة على قاعدة الترانزستور ويولد مولد الحظر نبضات قصيرة. إذا كان ناتج المقارنة منخفضًا ، -12 فولت ، فإن الانحياز السلبي يغلق الترانزستور VT1 ، وبالتالي يتوقف توليد النبض.
يتم تحويل محول مولد الحظر Tr1 على حلقة من الفريت K10 * 6 * 4 مصنوعة من الفريت NM2000. جميع اللفات الثلاثة تحتوي على 50 المنعطفات من الأسلاك PELSHO 0.13.
يتم اللف عن طريق المكوك في ثلاثة أسلاك في وقت واحد بحيث تكون بداية ونهايات اللفات عكسية تماما. هذا ضروري لتسهيل تثبيت المحولات على السبورة. يظهر الشكل المحول في الشكل 4 في نهاية المقال.
عملية ترموستات
عند تشغيل الترموستات حتى يتم تسخين الحرارية ، يكون الجهد الناتج DA1.1 صفرًا ، أو مجرد بضع مللي فولت في زائد أو ناقص.ويرجع ذلك إلى حقيقة أن K157UD2 لا يوجد لديه استنتاجات لربط المقاوم موازنة تقليم ، والتي سيكون من الممكن لضبط الجهد صفر بدقة في الإخراج.
لكن ، لأغراضنا ، ليست هذه الميلي فولتات المخيفة مخيفة ، حيث يتم ضبط المقارنة على جهد أعلى ، بترتيب 6 ... 8 V. لذلك ، في أي مكان من المقارنة في هذه الحالة ، يكون إنتاجها بمستوى عالٍ ، حوالي + 12V ، والذي يبدأ مولد الحظر الترانزستور VT1. تنبض النبضات من اللف الثالث للمحول Tr1 بفتح التيراك T1 ، والذي يتضمن عنصر التسخين EK1.
جنبا إلى جنب مع ذلك ، يبدأ الحرارية أيضا في تسخين ، وبالتالي فإن الجهد في إخراج مكبر للصوت DA1.1 يزيد مع زيادة درجة الحرارة. عندما يصل هذا الجهد إلى القيمة التي حددها المقاوم R8 ، فإن المقارنة سوف تدخل في حالة منخفضة ، والتي سوف توقف مولد الحجب. لذلك ، سوف يغلق التيرستورات T1 وإيقاف تشغيل المدفأة.
جنبا إلى جنب مع ذلك ، سوف يبرد الحرارية ، وسوف ينخفض الجهد في إخراج DA1.1. عندما يصبح هذا الجهد أقل قليلاً من الجهد في محرك R8 المقاوم ، فإن المقارن سوف يدخل مرة أخرى مستوى عالي عند الخرج ويقوم بتشغيل مولد الحجب مرة أخرى. سوف تتكرر دورة التدفئة مرة أخرى.
للتحكم البصري في الترموستات ، يتم توفير LEDs HL1 باللون الأخضر والأحمر HL2. عند تسخين عنصر العمل ، يضيء مؤشر LED الأحمر ، وعند الوصول إلى درجة الحرارة المحددة ، يضيء المؤشر الأخضر. لحماية المصابيح من الجهد العكسي ، يتم توصيل الثنائيات الواقية VD1 و VD2 من النوع KD521 بالتوازي معها في الاتجاه المعاكس.
تصميم. لوحة الدوائر
تتكون الدائرة بأكملها تقريبًا مع مصدر الطاقة على لوحة دائرة مطبوعة واحدة. يظهر تصميم لوحة الدوائر في الشكل 2.
الشكل 2. لوحة الدوائر ترموستات (عند النقر على الصورة ، سيتم فتح الدائرة على نطاق أوسع).
أبعاد الكلور 40 * 116 مم. تم تصنيع اللوحة باستخدام تقنية الكي بالليزر باستخدام برنامج لوحة الدوائر بتخطيط العدو 4. من أجل صنع لوحة دوائر مطبوعة من الشكل أعلاه ، يجب اتخاذ العديد من الخطوات.
أولاً ، قم بتحويل الصورة إلى تنسيق * .BMP ، وأدخله في نافذة عمل تخطيط السرعة 4. وثانياً ، ارسم خطًا حول المسارات المطبوعة. ثالثًا ، قم بالطباعة على طابعة ليزر ، واستمر في تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة. لقد تم بالفعل وصف عملية تصنيع الألواح. في واحدة من المقالات. تشير الخطوط الخضراء على السبورة إلى أسلاك اللفات على حلقات الفريت. هذا سوف يناقش أدناه.
بالإضافة إلى وحدة التحكم في درجة الحرارة الفعلية ، تحتوي اللوحة أيضًا على مصدر طاقة ، والذي قد يبدو للوهلة الأولى معقدًا بشكل غير معقول. لكن مثل هذا الحل جعل من الممكن التخلص من مشكلة البحث والحصول على محول شبكة منخفضة الطاقة و "نجارة" إضافية للتثبيت في هذه القضية. تظهر دائرة إمداد الطاقة في الشكل 3.
الشكل 3. مزود الطاقة لجهاز التحكم في درجة الحرارة (عند النقر على الصورة ، سيتم فتح مخطط أكبر).
يجب أن يقال بضع كلمات حول هذه الكتلة بشكل منفصل. تم تطوير الدائرة بواسطة V. Kuznetsov ، وكان الغرض منها في الأصل تشغيل أجهزة المتحكم الدقيق ، حيث أثبتت موثوقيتها تمامًا في التشغيل. في وقت لاحق ، تم استخدامه لتشغيل الحرارة.
مخطط بسيط جدا. يتم توفير الجهد الرئيسي من خلال مكثف التبريد C1 والمقاوم R4 لجسر المعدل VDS1 ، المصنوع من الثنائيات 1N4007. يتم تمويج تموج الجهد المعدل بواسطة المكثف C2 ، ويتم تثبيت الجهد عن طريق التناظرية من الصمام الثنائي زينر المحرز في الترانزستور VT3 ، الصمام الثنائي زينر VD2 والمقاوم R3. يحد المقاوم R4 تيار شحن المكثف C2 عندما يكون الجهاز متصلاً بالشبكة ، ويفصل المقاوم R5 مكثف الصابورة C1 عند فصله عن الشبكة. نوع الترانزستور VT3 KT815G ، زينر ديود نوع VD2 1N4749A مع الجهد استقرار 24V ، 1W السلطة.
يتم استخدام الجهد على مكثف C2 لتشغيل مذبذب دفع سحب المحرز في الترانزستورات VT1 ، VT2. يتم التحكم في الدوائر الأساسية للترانزستورات بواسطة محول Tr1. يحمي الصمام الثنائي VD1 التحولات الأساسية للترانزستورات من نبضات الحث الذاتي السلبي لفائف المحول Tr1. الترانزستورات VT1 ، VT2 نوع KT815G ، ديود VD1 KD521.
يتم تضمين محول الطاقة "TR2" في دوائر تجميع الترانزستورات ، من اللفات الإخراج الرابع والخامس والتي يتم الحصول على الفولتية لتشغيل الدائرة بأكملها. يتم تصحيح الجهد النبضي في خرج المحول بواسطة الثنائيات عالية التردد من نوع FR207 ، تم سلاسة بواسطة أبسط مرشحات RC ، ثم استقرت عند مستوى 12 فولت بواسطة Zener diodes VD5 ، VD6 من النوع 1N4742A. الجهد استقرار هو 12V ، والسلطة هي 1W.
يظهر الرسم التدريجي لللفات في الرسم كالمعتاد: تشير النقطة إلى بداية التدوير. إذا لم يتم خلط الطور أثناء التجميع ، فإن مورد الطاقة لا يحتاج إلى أي ضبط ، يبدأ العمل على الفور.
يظهر تصميم المحولات Tr1 و Tr2 في الشكل 4.
الشكل 4. منظر لتجميع اللوحة.
تصنع كل من المحولات (الشكل 3) على حلقات الفريت مصنوعة من الفريت من العلامة التجارية الأكثر شيوعًا НМ2000. يحتوي المحول Tr1 على ثلاث لفات متطابقة من 10 لفات على حلقة بحجم K10 * 6 * 4 مم. يتم لف اللفات مع مكوك في ثلاثة أسلاك في وقت واحد. يجب أن تكون الحواف الحادة للحلقة مبللة بورق الصنفرة ، ويجب أن تكون الحلقة نفسها مغطاة بطبقة من الشريط اللاصق العادي. من أجل القوة الميكانيكية ، يتم تحويل المحول بسلك PEV - 2 0.33 سميك بما فيه الكفاية ، على الرغم من أنه يمكن أيضًا استخدام سلك أرق.
يرصد محول Tr2 أيضا على الحلبة. حجمها هو K10 * 16 * 6 مم: عند تردد التشغيل 40 كيلو هرتز ، يمكن إزالة 7 واط من الطاقة من هذه الحلقة. يتم لف اللفتين I و II بسلك PELSHO - 0.13 في سلكين وتحتوي على 44 دورة. على رأس هذه اللفات هي ردود الفعل متعرج الثالث ، والذي يحتوي على 3 لفات من الأسلاك PEV - 2 0.33. استخدام مثل هذا السلك السميك يؤمن أيضا المحول إلى اللوحة.
يتم لف اللفائف الثانوية الرابع والخامس أيضًا في سلكين وتحتوي على 36 منعطفًا من الأسلاك sew-2 0.2. وفقًا للرسم البياني في الشكل 3 ، يتم ختم هذه اللفات على اللوح حتى دون الاستمرارية: يتم ختم بدايات كلتا اللفتين معًا على سلك مشترك ، ويتم توصيل نهايتي اللفات ببساطة إلى الثنائيات VD3 و VD4. يمكن رؤية الوضع النسبي لللفات في الشكل 4.
في رسم لوحة الدوائر (الشكل 2 في بداية المقال) ، تظهر لفائف جميع المحولات بواسطة خطوط خضراء. تعارض بدايات ونهايات اللفات على الحلقات ذات القطر الصغير بشكل كامل ، لذلك يجب عليك أولاً لحام الأسلاك الثلاثة من البداية في اللوحة ، ثم ، عند رنين اللفات بشكل طبيعي باستخدام جهاز اختبار ، نهايات اللفات.
بالقرب من مسارات الطباعة حيث يكون المحول Tr2 محكم الإغلاق ، يمكنك رؤية نقاط توضح بداية اللفات I و II و III. يتم ختم اللف الناتج ، كما ذكر أعلاه ، حتى دون استمرارية: يبدأ معًا على سلك مشترك ، وتنتهي نهايات الثنائيات المقومية.
إذا بدا هذا الخيار لمزود الطاقة معقدًا أو لا يريد العبث به ، فيمكن القيام به وفقًا للنظام الموضح في الشكل 5.
الشكل 5. مزود الطاقة هو نسخة مبسطة.
في وحدة التزويد بالطاقة هذه ، يمكنك استخدام محول شبكة متدرج بسعة لا تزيد عن 5 واط مع فولطية خرج تبلغ 14 ... 15 V. استهلاك الطاقة صغير ، وبالتالي فإن المقوم مصنوع وفقًا لدائرة نصف موجة ، مما جعل من الممكن الحصول على جهد إخراج ثنائي القطب من لف واحد. المحولات من مكبرات الهوائي "البولندية" هي مناسبة تماما.
التحقق قبل التجميع النهائي
كما ذكرنا سابقًا ، لا يحتاج الجهاز الذي تم تجميعه بشكل صحيح إلى الضبط ، لكن من الأفضل التحقق منه قبل التجميع النهائي. بادئ ذي بدء ، يتم فحص تشغيل مصدر الطاقة: يجب أن يكون الجهد في ثنائيات zener 12 فولت. من الأفضل القيام بذلك قبل تثبيت الدائرة المصغرة على السبورة.
بعد ذلك ، يجب عليك توصيل الحرارية ، وضبط الجهد من حوالي 5 ... 5.5 V على محرك المقاوم R8بدلاً من التيرستورات ، قم بتوصيل LED بإخراج مولد الحجب من خلال المقاوم بمقاومة 50 ... 100 أوم. بعد توصيل الجهاز ، يجب أن يضيء مصباح LED ، مما يشير إلى تشغيل مولد الحظر.
بعد ذلك ، يجب أن تقوم بتدفئة المزدوج الحرارية مع ما لا يقل عن الحديد لحام - يجب أن تخرج الصمام. لذلك ، يبقى فقط تجميع الجهاز أخيرًا وضبط درجة الحرارة المطلوبة باستخدام مقياس حرارة. يجب أن يتم ذلك عندما يكون التيراك والسخان متصلان بالفعل.
يتحدث عن التيرستورات. بالطبع ، يمكنك استخدام KU208G المحلي ، ولكن لم يتم إطلاق كل هذه triacs ، يجب عليك اختيار واحدة على الأقل من عدة قطع. يتم استيراد المستوردة أفضل بكثير BTA06 600A. الحد الأقصى الحالي المسموح به لمثل هذا الترياك 6A ، الجهد العكسي 600V ، وهو ما يكفي تماما للاستخدام في منظم درجة الحرارة الموصوفة.
يتم تثبيت التيراك على المبرد الصغير ، والذي يتم تثبيته على اللوحة بمسامير ذات أرفف بلاستيكية بارتفاع 8 مم. يتم تثبيت المصابيح LED HL1 و HL2 على اللوحة الأمامية ، ويتم أيضًا تثبيت المقاومات R6 و R8 و R9 هناك. لتوصيل الجهاز بالشبكة ، وسخان الحرارية ، يتم استخدام الموصلات الطرفية ، أو ببساطة كتل المحطة الطرفية.
بوريس Aladyshkin
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: