kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » Pratik Elektronik
Görüntülenme sayısı: 54385
Makaleye yorum: 3
Plastik kaynak termostatı
Plastik kaynak, örneğin plastik çerçeveler için bir sıcaklık regülatörünün basit ve güvenilir tasarımının açıklaması.
Termostatlar. Randevu ve kapsam
Basit bir şey gibi görünüyor sıcaklık kontrolörüve asıl amacı belirli bir sıcaklığı korumaktır. Ancak, teknolojinin birçok alanı veya sadece sabit bir sıcaklığın korunması gereken haneler ve oldukça geniş bir aralık vardır.
Örneğin, sıcak zemin, akvaryum balığı olan bir akvaryum, civcivleri çıkarmak için bir inkübatör, elektrikli şömine veya banyoda kazan. Tüm bu durumlarda, sıcaklık farklı tutulmalıdır. Örneğin, akvaryum balıkları için, türlerine bağlı olarak, akvaryumdaki suyun sıcaklığı 22 ... 31 ° C aralığında, 37 ... 38 ° C'deki inkübatörde ve yaklaşık 70 ... 80 ° C'lik bir elektrikli şöminede veya kazanda olabilir.
Sıcaklığı yüz ila bin veya daha fazla derece arasında tutan sıcaklık kontrolörleri de vardır. Birkaç derece ila birkaç bin arasında bir sıcaklık regülatörü oluşturmak pratik değildir; tasarım çok karmaşık ve pahalı ve hatta büyük olasılıkla çalışmaz hale gelecektir. Bu nedenle, termostatlar, kural olarak, oldukça dar bir sıcaklık aralığında üretilir.
Birçok işlemde sıcaklık kontrolörleri de kullanılır. Bu lehimleme ekipmanları, plastik ürünleri kalıplamak için enjeksiyon kalıplama makineleri, plastik boru kaynak ekipmanları, son zamanlarda çok moda ve daha az popüler plastik pencereler.
Endüstriyel üretimin modern sıcaklık kontrolörleri oldukça karmaşık ve doğrudur, kural olarak mikrodenetleyiciler temelinde, çalışma modlarının dijital bir göstergesine sahiptir ve kullanıcı tarafından programlanabilir. Ancak, çoğu zaman daha az karmaşık tasarımlara ihtiyaç vardır.
Bu makalede anlatılacak oldukça basit ve güvenilir bir sıcaklık kontrolörünün inşası, tek bir üretimde, örneğin fabrika elektrik laboratuvarlarında üretilebilir. Bu cihazların birkaç düzine plastik çerçevelerin kaynağı için makinelerde başarıyla kullanılmıştır. Bu arada, makinelerin kendileri de tek bir üretim ortamında üretildi.
Devre şemasının tanımı
Çift operasyonel amplifikatör (OA) olan K157UD2 yongasının kullanımı nedeniyle termostatın tasarımı oldukça basittir. Bir DIP14 paketi, yalnızca ortak güç pimlerini birleştiren iki bağımsız op-amp içerir.
Bu çipin kapsamı, mikserler, geçitler, teyp kaydediciler ve çeşitli amplifikatörler gibi ses amplifikasyon ekipmanıdır. Bu nedenle, op-amp'ler, sadece birkaç on milivolt olan termokupl sinyalleri için bir amplifikatör olarak kullanılmasını mümkün kılan düşük bir gürültü seviyesi ile karakterize edilir. Aynı başarı ile K157UD3 yongası kullanılabilir. Bu durumda, herhangi bir değişiklik ve ayar yapılması gerekmez.
Devrenin basitliğine rağmen, cihaz yüksek kaliteli plastik kaynak için oldukça yeterli olan% 5'ten fazla olmayan bir toleransla 180 ... 300 C ° arasında bir sıcaklık tutar. Isıtıcı gücü 400 watt. Sıcaklık kontrol cihazının şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 1. Bir sıcaklık regülatörünün şematik diyagramı (bir resme tıklamak daha büyük ölçekli bir devre açacaktır).
Fonksiyonel olarak, termostat birkaç düğümden oluşur: DA1.1 op-amp üzerinde bir termokupl sinyal amplifikatörü, karşılaştırıcı DA1.2 op-amp'de, fırlatıcılar triyak transistör VT1 ve triyak T1 üzerinde yapılan çıkış anahtarı cihazında. Bu triyak, şemada EK1 olarak belirtilen bir yük içerir.
ısıl çift
Sıcaklık ölçümü termokupl kullanma BK1.Tasarım, 4 μV / ° C termo-emf ile bir TYPE K termokupl kullanır. 100 ° C sıcaklıkta, termokupl 4.095 mV, 200 ° C 8.137 mV ve 260 ° C 10.560 mV voltaj geliştirir. Bu veriler ampirik olarak derlenen bir termokupl kalibrasyon tablosundan alınır. Ölçümler, soğuk kavşak sıcaklığının telafisi ile yapılmıştır. Benzer termokupllar dijital multimetreler sıcaklık ölçerler ile, örneğin DT838. TMDT 2-38 tel termokupl kullanımı da mümkündür. Bu tür termokupllar şu anda satışta.
Termo-EMF amplifikatör
DA1.1 op amp üzerindeki termokupl sinyal amplifikatörü, diferansiyel amplifikatör devresine göre tasarlanmıştır. Op-amp'in bu şekilde dahil edilmesi, zayıf bir termokupl sinyalini yükseltmek için gerekli olan ortak mod girişiminden kurtulmanızı sağlar.
Diferansiyel amplifikatörün kazancı, R3 / R1 dirençlerinin direncinin oranı ile ve şemada gösterilen değerlerde 560'tır. Bu nedenle, amplifikatörün çıkışında 260 ° C sıcaklıkta voltaj 10.560 * 560 = 5913.6 mV veya 5.91 V olmalıdır. bu, R1 = R2 ve R3 = R4 anlamına gelir.
Kazanımı değiştirmek için, örneğin farklı türde bir termokupl kullanırken, aynı anda iki direnci değiştirmeniz gerekecektir. Çoğu zaman bu, R3 ve R4 dirençlerinin değiştirilmesiyle yapılır. Amplifikatörün girişinde ve geri besleme devresinde, amacı parazite karşı koruma ve amplifikatörün gerekli frekans cevabının oluşturulması olan C1 ... C4 kapasitörleri kurulur.
Bu şema, soğuk birleşme sıcaklığı dengeleme şeması sağlamaz. Bu, devrenin basitleştirilmesine kıyasla ısıtma elemanının sıcaklığı ölçülürken dikkate alınmamasına rağmen, devrenin önemli ölçüde basitleştirilmesini mümkün kıldı.
Karşılaştırma cihazı - karşılaştırıcı
Isıtma sıcaklığının izlenmesi, OS DA1.2 üzerinde gerçekleştirilen bir karşılaştırıcı (karşılaştırma cihazı) kullanılarak gerçekleştirilir. Karşılaştırıcı yanıt eşiği, R7 direnci üzerinden karşılaştırıcının (pim 2) evirmeyen girişine beslenen voltaj olan kesici direnç R8 kullanılarak ayarlanır.
Dirençler R9 ve R6 kullanılarak, üst ve alt eşikler sıcaklık için sırasıyla ayarlanır: Yükseltilmiş termokupl gerilimi, R5 direnci üzerinden karşılaştırıcının ters girişine (pim 3) verilir. Amplifikasyondan biraz daha yüksek bahsedildi.
Karşılaştırıcının mantığı
Evirici girişindeki voltaj evirmeyen olandan daha düşük olsa da, karşılaştırıcının çıkış gerilimi yüksektir (neredeyse + 12V). Ters çevirme girişinin voltajının, düşük bir seviyeye karşılık gelen -12V karşılaştırıcısının ters çevirmeyen çıkışından daha yüksek olduğu durumda.
Triyak tetikleme cihazı
Transistör VT1 üzerindeki triyak tetikleme cihazı, herhangi bir ders kitabında veya referans kitabında görülebilen klasik blokaj jeneratörünün şemasına göre yapılır. Klasik devreden tek farkı, transistörün tabanına olan sapmanın, çalışmasını kontrol etmenizi sağlayan karşılaştırıcının çıkışından sağlanmasıdır.
Karşılaştırıcının çıkışı neredeyse + 12V olduğunda, transistör tabanına bir ofset uygulanır ve engelleme jeneratörü kısa darbeler üretir. Karşılaştırıcının çıkışı düşükse, -12V, negatif bir yanlılık transistör VT1'i kilitler, böylece darbe üretimi durur.
Tr1 blokaj jeneratörünün transformatörü, NM2000 ferritten yapılmış bir K10 * 6 * 4 marka ferrit halka üzerine sarılmıştır. Her üç sargı da 50 tur PELSHO 0.13 tel içerir.
Sargı, aynı anda üç kabloda mekik ile yapılır, böylece sargıların başlangıcı ve uçları taban tabana zıttır. Bu, transformatörün panoya montajını kolaylaştırmak için gereklidir. Transformatörün görünümü, makalenin sonunda Şekil 4'te gösterilmiştir.
Termostat çalışması
Termokupl ısıtılana kadar termostat açıldığında, çıkış gerilimi DA1.1 sıfır veya artı veya eksi olarak sadece birkaç milivolt olur.Bunun nedeni, K157UD2'nin, sıfır çıkış voltajını doğru bir şekilde ayarlamanın mümkün olduğu bir trim dengeleme direnci bağlamak için sonuçlara sahip olmamasıdır.
Ancak, bizim amaçlarımız için, çıkıştaki bu milivoller korkutucu değildir, çünkü karşılaştırıcı 6 ... 8 V derecesinde daha yüksek bir voltaja ayarlanmıştır. transistör VT1. Transformatörün Trl sargısı III'ten gelen atımlar, bir ısıtma elemanı EK1 içeren triyak T1'i açar.
Bununla birlikte, termokupl da ısınmaya başlar, bu nedenle sıcaklık yükseldikçe DA1.1 amplifikatörün çıkışındaki voltaj artar. Bu voltaj direnç R8 tarafından ayarlanan değere ulaştığında, karşılaştırıcı düşük bir duruma geçer ve bu da engelleme jeneratörünü durdurur. Bu nedenle, triyak T1 ısıtıcıyı kapatır ve kapatır.
Bununla birlikte, termokupl soğuyacak, DA1.1'in çıkışındaki voltaj azalacaktır. Bu voltaj, R8 direncinin motorundaki voltajdan biraz daha düşük olduğunda, karşılaştırıcı tekrar çıkışta yüksek bir seviyeye geçer ve blokaj jeneratörünü tekrar açar. Isıtma çevrimi tekrarlanacaktır.
Termostatın görsel kontrolü için HL1 yeşil ve HL2 kırmızı LED'leri sağlanır. Çalışma elemanı ısıtıldığında, kırmızı LED yanar ve ayarlanan sıcaklığa ulaşıldığında yeşil olan yanar. LED'leri ters voltajdan korumak için KD521 tipi VD1 ve VD2 koruyucu diyotları, ters yönde onlarla paralel olarak bağlanır.
Tasarlayın. Devre kartı
Güç kaynağı ile birlikte neredeyse tüm devre tek bir baskılı devre kartı üzerinde yapılır. Devre kartı tasarımı Şekil 2'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Termostat devre kartı (resme tıkladığınızda devre daha büyük bir ölçekte açılacaktır).
PCB boyutları 40 * 116 mm. Sprint yerleşimi 4 devre kartı çizim programı kullanılarak lazer ütüleme teknolojisi kullanılarak, yukarıda belirtilen çizimden baskılı devre kartı yapılabilmesi için çeşitli adımlar atılmalıdır.
İlk olarak, resmi * .BMP formatına dönüştürün, sprint yerleşimi 4 çalışma penceresine yapıştırın, ikinci olarak, basılı parçaların çizgilerini çizin. Üçüncü olarak, bir lazer yazıcıda yazdırın ve baskılı devre kartının üretimine devam edin. Kart üretim süreci daha önce açıklanmıştır. makalelerden birinde. Karttaki yeşil çizgiler, sarımların ferrit halkaları üzerindeki kablolarını gösterir. Bu aşağıda tartışılacaktır.
Gerçek sıcaklık kontrolörüne ek olarak, kart ayrıca ilk bakışta mantıksız derecede karmaşık görünebilecek bir güç kaynağı içerir. Ancak böyle bir çözüm, düşük güçlü bir ağ trafosu ve ek "marangozluk" bulma ve edinme probleminden kurtulmamızı sağladı. Güç kaynağı devresi Şekil 3'te gösterilmiştir.
Şekil 3. Sıcaklık kontrolörünün güç kaynağı (resme tıkladığınızda daha büyük bir düzen açılır).
Bu blok hakkında ayrıca birkaç kelime söylenmelidir. Devre V. Kuznetsov tarafından geliştirildi ve başlangıçta operasyonda oldukça güvenilir olduğu kanıtlanan mikrodenetleyici cihazlara güç sağlamak için tasarlandı. Daha sonra termostata güç vermek için kullanıldı.
Şema oldukça basit. Söndürme kondansatörü C1 ve R4 direnci üzerinden şebeke voltajı, 1N4007 diyotlarından yapılmış doğrultucu köprü VDS1'e verilir. Doğrultulmuş voltajın dalgalanması, kapasitör C2 tarafından yumuşatılır, voltaj, bir transistör VT3, bir zener diyot VD2 ve bir direnç R3 üzerinde yapılan bir zener diyotun analoguyla stabilize edilir. Direnç R4, cihaz ağa bağlandığında C2 kondansatörünün şarj akımını sınırlar ve R5 direnci, ağ bağlantısı kesildiğinde balast kapasitörü C1'i boşaltır. Transistör VT3 tipi KT815G, Zener diyot VD2 tip 1N4749A, 24V stabilizasyon voltajı, güç 1W.
Kondansatör C2'deki voltaj, VT1, VT2 transistörleri üzerinde yapılan bir itme-çekme osilatörüne güç vermek için kullanılır. Transistörlerin temel devreleri bir transformatör Trl tarafından kontrol edilir. VD1 diyotu, transistörlerin baz geçişlerini, trafo Trl'in sargılarının negatif kendi kendine indüksiyon darbelerinden korur. Transistörler VT1, VT2 tipi KT815G, diyot VD1 KD521.
Transistörlerin kollektör devrelerine, tüm devreye güç vermek için gerilimleri elde edilen IV ve V çıkış sargılarından bir “güç” transformatörü Tr2 dahil edilir. Transformatör çıkışındaki darbe voltajı, en basit RC filtreleri ile düzeltilen FR207 tipindeki yüksek frekanslı diyotlarla düzeltilir ve daha sonra 1N4742A tipi Zener diyotları VD5, VD6 ile 12V seviyesinde stabilize edilir. Stabilizasyon voltajları 12V, güç 1W.
Sargıların fazı her zamanki gibi şemada gösterilmiştir: nokta sargının başlangıcını gösterir. Montaj sırasında fazlama karıştırılmazsa, güç kaynağı herhangi bir ayar gerektirmez, hemen çalışmaya başlar.
Trl ve Tr2 transformatörlerinin tasarımı Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4. Kart düzeneğinin görünümü.
Her iki transformatör (Şekil 3) en yaygın marka НМ2000'in ferritinden yapılmış ferrit halkaları üzerinde yapılmıştır. Transformatör Tr1, K10 * 6 * 4 mm boyutunda bir halka üzerinde 10 turluk üç özdeş sargı içerir. Sargılar bir seferde üç kabloda bir mekik ile sarılır. Halkanın keskin kenarları zımpara kağıdı ile köreltilmeli ve halkanın kendisi sıradan bir yapışkan bant tabakası ile sarılmalıdır. Mekanik mukavemet için, transformatör yeterince kalın bir PEV - 2 0.33 tel ile sarılır, ancak daha ince bir tel de kullanılabilir.
Transformatör Tr2 halka üzerinde de yapılır. Boyutu K10 * 16 * 6 mm'dir: 40 kilohertz çalışma frekansında, böyle bir halkadan 7 watt güç çıkarılabilir. I ve II sargıları iki telde bir PELSHO-0.13 tel ile sarılır ve 44 dönüş içerir. Bu sargıların üstünde, 3 tur tel PEV - 2 0.33 içeren bir geri besleme sargısı III bulunur. Böyle kalın bir telin kullanılması transformatörü panoya da sabitler.
İkincil sargılar IV ve V de iki kabloya sarılır ve 36 dönüş tel dikiş-2 0.2 içerir. Şekil 3'teki şemaya göre, bu sargılar süreklilik olmadan bile tahtaya mühürlenir: her iki sargının başlangıcı ortak bir tel üzerinde mühürlenir ve sargıların uçları basitçe VD3 ve VD4 diyotlarına bağlanır. Sargıların göreceli pozisyonu Şekil 4'te görülebilir.
Devre kartı şeklinde (makalenin başındaki Şekil 2), tüm transformatörlerin sargıları yeşil çizgilerle gösterilir. Küçük çaplı halkalardaki sargıların başlangıcı ve uçları taban tabana zıttır, bu nedenle önce başlangıcın üç telini tahtaya lehimlemelisiniz ve daha sonra sargıları bir test cihazı, sargıların uçları ile doğal olarak zil yapmalısınız.
Transformatörün Tr2'nin mühürlendiği baskı yollarının yakınında, I, II ve III sargılarının başlangıcını gösteren noktaları görebilirsiniz. Çıkış sargısı, yukarıda belirtildiği gibi, süreklilik olmadan bile mühürlenir: ortak bir tel üzerinde başlar ve doğrultucu diyotların uçları.
Güç kaynağının bu seçeneği karmaşık görünüyorsa veya sadece onunla uğraşmak istemiyorsa, Şekil 5'te gösterilen şemaya göre yapılabilir.
Şekil 5. Güç kaynağı basitleştirilmiş bir versiyondur.
Bu güç kaynağında, 14 ... 15 V çıkış voltajı ile 5 watt'tan fazla olmayan bir kapasiteye sahip bir şebeke transformatörü kullanabilirsiniz. Güç tüketimi küçüktür, bu nedenle doğrultucu, bir sargıdan iki kutuplu çıkış voltajı elde etmeyi mümkün kılan yarım dalga devresine göre yapılır. "Polonya" anten amplifikatörlerinden gelen transformatörler oldukça uygundur.
Son montajdan önce doğrulama
Daha önce de belirtildiği gibi, düzgün bir şekilde monte edilmiş bir cihazın ayarlanması gerekmez, ancak son montajdan önce kontrol etmek daha iyidir. Her şeyden önce, güç kaynağının çalışması kontrol edilir: zener diyotlardaki voltaj 12 V olmalıdır. Mikro devre panoya monte edilmeden önce bunu yapmak daha iyidir.
Bundan sonra, bir termokupl bağlamalı ve R8 direncinin motorunda yaklaşık 5 ... 5,5 V voltaj ayarlamalısınız.Triyak yerine, 50 ... 100 Ohm dirençli bir direnç yoluyla engelleme jeneratörünün çıkış sargısına bir LED bağlayın. Cihaz prize takıldıktan sonra, blokaj jeneratörünün çalışmasını gösteren bu LED yanmalıdır.
Bundan sonra, termokuplunu en az bir havya ile ısıtmalısınız - LED sönmelidir. Böylece, sadece cihazı son olarak monte etmek ve bir termometre ile gerekli sıcaklığı ayarlamak kalır. Bu, triyak ve ısıtıcı zaten bağlı olduğunda yapılmalıdır.
Triyaktan bahsetmişken. Tabii ki, yerli KU208G'yi kullanabilirsiniz, ancak bu triyakların hepsi başlatılmaz, birkaç parçadan en az birini seçmeniz gerekir. Çok daha iyi ithal BTA06 600A ithal edilmektedir. Tarif edilen sıcaklık regülatöründe kullanım için yeterli olan böyle bir triyak 6A'nın maksimum voltajı olan 600V ters voltaj.
Triyak, 8 mm yüksekliğinde plastik raflı vidalarla panoya vidalanan küçük bir radyatöre monte edilir. Ön panele HL1 ve HL2 LED'leri monte edilmiştir, R6, R8, R9 dirençleri de buraya monte edilmiştir. Cihazı ağa, ısıtıcıya ve termokupl'a bağlamak için terminal konnektörleri kullanılır veya basitçe klemensler.
Boris Aladyshkin
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: