Схема призначена для автоматичної підтримки потрібної температури з високою точністю і може знайти застосування в різних промислових і побутових пристроях для управління нагрівом термокамери або паяльника.
Основні технічні характеристики Термостабілізатори
- Діапазон робочих температур +150 ... 1000 ° С.
- Точність підтримки заданої температури в робочому діапазоні не гірше 2 ° С.
- Робоча напруга нагрівача може бути від 100 до 400 В.
- Потужність нагрівача допустима до 4 кВт (або 8 кВт при використанні радіатора для симистора більшої площі).
- Датчиком температури є термопара з спаяний Хромель-Алюмель.
- Схема управління термостабілізатора має електричну розв'язку по постійному струму від електромережі нагрівача.
- Харчування схеми управління здійснюється від двополярного джерела живлення з напругою 12 В (струм споживання схеми управління не перевищує 15 мА). До одного блоку живлення допустимо підключати до 10 схем термостабилизаторов.
- Включення ланцюга нагрівача проводиться електронним безконтактним способом.
Термостабілізатор містить мінімальну кількість 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.
Схема управління (рис. 1.17) виконана на одній здвоєною мікросхемі DA1 (140УД20А) і симетричному тиристори (сімісторё) VS1. На елементі DA1.1 зібраний диференційний підсилювач сигналу з 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.
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 значить, і початковий кут відкривання симистора. 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 сімістора 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 по одному з наведених на рис. 1.19 варіантів. Обидві схеми мають внутрішню електронну 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 проводиться окремим тумблером.
Топології друкованих плат і розташування деталей наведені на рис. 1.20 ... 1.22. Симистор 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.
У схемі застосована прецизійна мікросхема, і заміна її на інший тип неприпустима, так як це погіршить точність підтримки температури через збільшення дрейфу нуля, який буде співмірний з величиною сигналу від термопари.
Імпульсний трансформатор Т1 намотується проводом ПЕЛШО-0,18 на феритових кільцях М4000НМ1 типорозміру К16x10x4 мм або кільці М2000НМ1 - К20х12x6 мм і містить в обмотці 1 - 80 витків, 2 - 60 витків. Перед намотуванням гострі грані сердечника потрібно закруглити надфілем. Інакше вони переріжуть провід. Після намотування і просочення котушки лаком потрібно обов'язково переконатися у відсутності витоку між обмотками, а також обмотками і ферритом каркаса.
Інші деталі схеми не критичні і можуть бути будь-якого тйпа, наприклад: змінні резистори R1 і R2 типу СПЗ-4а; R3 і R4 - подстро-ечние багатооборотні СП5-2; постійні резистори типу С2-23; електролітичні конденсатори С6 і С7 - К53-1А на 16 В; інші - типу К10-17. Діоди VD2, VD3 призначені для захисту схеми від неправильного підключення джерела живлення і можуть бути будь-якими, на струм до 100 мА.
Підключаючи схему управління, необхідно дотримуватися положення фази, вказане на малюнку (при правильному з'єднанні на радіаторі цими-стору повинна знаходитися фаза напруги). Це особливо важливо, якщо від одного джерела живлення включено кілька термостабилизаторов.
При подачі живлення на схему управління повинен включитися нагрів навантаження Rh. Індикатором включення нагрівача є світіння све-тодіода НІ або включеної паралельно з навантаженням лампи.
Для настройки температури стабілізації встановлюємо в середнє положення регулятори R1, R2 і, дочекавшись підвищення температури в зоні нагріву до потрібної величини, регулятором ГРУБО добиваємося відключення нагрівача.
Коли процес термостабілізації встановиться, скорегувати температуру можна регулятором ТОЧНО.
Схема дозволяє мати кілька фіксованих значень температури при перемиканні S1. У цьому випадку потрібна температура налаштовується відповідними під-строечно резисторами R3 і R4 на платі управління.
