ประเภท: บทความเด่น » อิเล็กทรอนิคส์ในทางปฏิบัติ
จำนวนการดู: 79375
ความเห็นเกี่ยวกับบทความ: 6
เทอร์โมอิเล็กทรอนิกสำหรับเครื่องทำความเย็นน้ำมัน
บทความเกี่ยวกับวิธีการเปลี่ยนเครื่องควบคุมอุณหภูมิเชิงกลของหม้อน้ำร้อนน้ำมัน
บ่อยครั้งในชีวิตประจำวันคุณต้องใช้เครื่องทำความร้อนด้วยน้ำมันเพื่อให้ความร้อน ตามกฎแล้ววันดังกล่าวจะมาถึงในฤดูใบไม้ร่วงเมื่อมันค่อนข้างเย็นข้างนอกและสาธารณูปโภคจะไม่รีบร้อนที่จะเปิดเครื่องทำความร้อนกลางในอพาร์ตเมนต์ หม้อน้ำเหล่านี้ไม่เผาไหม้อากาศออกซิเจนซึ่งแตกต่างจากเครื่องใช้ไฟฟ้าทำความร้อนประเภทอื่น
อุณหภูมิความร้อนสำหรับหม้อน้ำดังกล่าวถูกตั้งค่าโดยใช้เครื่องควบคุมไฟฟ้าระบบพื้นฐานซึ่งเป็นแผ่น bimetallic - มันควบคุมการทำงานของการสัมผัสทางกล หน้าสัมผัสนี้จะปิดฮีทเตอร์เมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้
เมื่อตัวควบคุมดังกล่าวไม่สามารถใช้งานได้มันจะไม่สามารถซ่อมแซมได้ในเกือบร้อยเปอร์เซ็นต์ของคดี มันเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้หม้อน้ำโดยไม่มีตัวควบคุมอุณหภูมิ: ไม่ว่าคุณจะต้องเปิดเครื่องด้วยตนเอง - ปิดหรือนั่งรอให้เกิดไฟขึ้น เครื่องควบคุมอุณหภูมิเซมิคอนดักเตอร์ที่อธิบายไว้ในบทความนี้จะช่วยกำจัดสถานการณ์นี้
เซนเซอร์จับอุณหภูมิเซมิคอนดักเตอร์
คุณสมบัติที่โดดเด่นของคอนโทรลเลอร์นี้คือไม่ต้องใช้การสอบเทียบอุณหภูมิเนื่องจากใช้เซ็นเซอร์ LM335AZ ซึ่งได้ทำการสอบเทียบจากผู้ผลิตแล้ว
มีเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ปรับเทียบแล้วหลายประเภทเช่น DS1621, DS1820 และอื่น ๆ เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้การอ่านอุณหภูมิในรูปแบบดิจิตอลดังนั้นผลการวัดจะใช้ได้เฉพาะ อุปกรณ์ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ต้องการการเขียนโปรแกรม
เซ็นเซอร์อุณหภูมิอะนาล็อก LM335AZ
เซ็นเซอร์ LM335AZ ให้ผลลัพธ์การวัดใน รูปแบบอะนาล็อก (แรงดันไฟฟ้า) ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และโปรแกรมการเขียน มันเพียงพอที่จะประกอบวงจรอย่างง่ายและอุปกรณ์จะทำงานตามที่ตั้งใจไว้ รูปแบบของตัวควบคุมอุณหภูมิที่อธิบายไว้จะแสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 1 เทอร์โมสตัทสำหรับเครื่องทำน้ำมัน
ตามหลักการของการดำเนินการ LM335AZ เป็นหนึ่งในสายพันธุ์ของซีเนอร์ไดโอดควบคุมเซมิคอนดักเตอร์แรงดันเสถียรภาพที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบ ลักษณะนี้เป็นมาตรฐานอย่างเคร่งครัดและมีจำนวนถึง 10 mV / ° C ในกรณีนี้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแรงดันไฟฟ้า (TKN) เป็นบวกนั่นคือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในแต่ละระดับแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์จะเพิ่มขึ้น 10 mV
ผู้ผลิตรับประกันว่าเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงภายใน -40 ... + 100 ° C คุณสมบัติของเซ็นเซอร์เป็นแบบเชิงเส้นและข้อผิดพลาดไม่เกิน± 1 ° C ความแม่นยำดังกล่าวค่อนข้างเพียงพอที่จะควบคุมอุณหภูมิของฮีตเตอร์ ควรสังเกตแยกต่างหากว่าพารามิเตอร์ดังกล่าวจะเกิดขึ้นที่กระแสผ่านไดโอดซีเนอร์ที่ระดับ 0.45 ... 5.0 mA
เซ็นเซอร์ LM335AZ ได้รับการสอบเทียบในระดับอุณหภูมิของเคลวิน ในการถ่ายโอนอุณหภูมิจากองศาเซลเซียสที่คุ้นเคยกับเราทั้งหมดเราจะต้องใช้สูตรต่อไปนี้: t ° K = 273 + t ° C ด้วยค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิดังกล่าวของเซ็นเซอร์ 10 mV / ° C แรงดันไฟฟ้าเป็นมิลลิโวลต์ที่เอาต์พุตจะสูงกว่าค่าที่อ่านได้เป็นสิบเท่า
ตัวอย่างง่ายๆ: ถ้าในห้องของเราเทอร์โมมิเตอร์ติดผนังแสดง 25 องศาแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ LM335AZ จะเป็น (273 + 25) * 10 = 2980 mV หรือ 2.98 V. ง่ายต่อการคำนวณว่าถ้าตัวทำความเย็นน้ำมันร้อนถึง 70 ° C แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ LM335AZ จะเป็น (273 + 70) * 10 = 3430 mV หรือ 3.43 V ปรากฎว่าการสร้างเทอร์โมสตัลคุณเพียงแค่วัดแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์และเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิงซึ่งกำหนดอุณหภูมิความร้อน
หลังจากการพิจารณารายละเอียดของเซ็นเซอร์เราสามารถดำเนินการต่อไปเพื่ออธิบายแผนภาพวงจรของเทอร์โมสแตทซึ่งมีชิ้นส่วนจำนวนน้อยสามารถผลิตได้ง่ายและแทบไม่ต้องปรับอะไรเลย
แหล่งจ่ายไฟเทอร์โม
แหล่งจ่ายไฟสำหรับตัวควบคุมอุณหภูมิจะประกอบขึ้นตามรูปแบบที่รู้จักกันดีด้วยตัวเก็บประจุดับ ในแผนภาพนี่คือ C1 ในแบบคู่ขนานตัวต้านทาน R1 จะถูกติดตั้งโดยที่ตัวเก็บประจุข้างต้นจะถูกปล่อยออกหลังจากถอดอุปกรณ์ออกจากเครือข่าย
ที่สำคัญที่สุดการปล่อยนี้เป็นสิ่งจำเป็นเมื่อตั้งค่าและผลิตเครื่องควบคุมอุณหภูมิ - คุณต้องยอมรับว่ามันไม่ได้เป็นที่น่าพอใจมากที่จะได้รับไฟฟ้าช็อต
ตัวต้านทาน R2 ลดกระแสไฟไหลเข้าเมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายและในสถานการณ์ฉุกเฉินทำหน้าที่เป็นฟิวส์ กำลังของมันควรมีอย่างน้อย 1 วัตต์ ที่ความจุต่ำตัวต้านทานนี้จะไหม้เนื่องจากการทำลายของชั้นต้านทานแม้จะมีอุปกรณ์ทำงานได้อย่างสมบูรณ์
แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขโดยสะพานด้วยความช่วยเหลือของ Zener diode VD2 นั้น จำกัด อยู่ที่ 12V และตัวเก็บประจุ C4 จะทำให้ระลอกคลื่นเรียบ ตัวเก็บประจุ C6 ได้รับการออกแบบมาเพื่อการรบกวนสัญญาณพัลซิ่งและความถี่สูงที่ราบรื่นจากเครือข่าย แรงดันไฟฟ้า 12 V ใช้สำหรับจ่ายกำลังให้กับชิป - เปรียบเทียบ, ไฟ LED แสดงสถานะ HL1, HL2 และ LED triac optocoupler U1
ขั้นตอนการรักษาเสถียรภาพครั้งที่สองดำเนินการในตัวทำให้มั่นคงแบบบูรณาการ 78L05 ซึ่งมีแรงดันเอาท์พุท +5 V แรงดันนี้จะใช้ในการจ่ายพลังงานเซ็นเซอร์อุณหภูมิและรับแรงดันอ้างอิงที่อินพุตของตัวเปรียบเทียบ ความเสถียรของอุปกรณ์ทั้งหมดโดยรวมขึ้นอยู่กับความเสถียรของแรงดันไฟฟ้านี้
เซ็นเซอร์อุณหภูมิ VK1 ได้รับพลังงานจากตัวปรับความเสถียร DA2 ผ่านตัวต้านทาน R3 แรงดันไฟฟ้าจากเซ็นเซอร์ผ่านตัวกรองการขจัดสัญญาณรบกวน R4, C2, R5 จะจ่ายให้กับอินพุตที่ไม่กลับค่า 3 ของตัวเปรียบเทียบ (comparator) DA1.1
นอกจากนี้ยังมีการจ่ายแรงดันอ้างอิงให้กับอินเวอร์เตอร์อินพุต 2 ของตัวเปรียบเทียบผ่านตัวกรองการยับยั้งสัญญาณรบกวน R14, C3, R6 ซึ่งกำหนดอุณหภูมิความร้อน
การตั้งค่าอุปกรณ์จะลดลงเพื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่เซ็นเซอร์จะส่งออกที่อุณหภูมิสูงสุดที่ตั้งไว้โดยใช้ตัวต้านทาน trimmer R15 บนวงจรเอาท์พุทซ้ายของตัวต้านทาน R17 หากคุณจำกัดความร้อนไว้ที่ 70 ° C จากนั้นในระดับเคลวินสิ่งนี้จะสอดคล้องกับ 343 ° K ดังนั้นแรงดันเซ็นเซอร์จะเท่ากับ 3, 43 V. ที่อุณหภูมิหนึ่งตัวอย่างเช่น 80 ° C, 3.53 V
ในทางกลับกันควรตั้งแรงดันไฟฟ้าตามระดับล่างสุดของช่วงทางด้านขวามือตามวงจรเอาท์พุทของตัวต้านทาน R17 การตั้งค่านี้ทำได้โดยการเลือกตัวต้านทาน R18 ตัวต้านทาน R17 สามารถอยู่ภายใต้มือของค่าใบหน้าที่ไม่ถูกต้องตามที่ระบุในแผนภาพ เมื่อพิจารณาที่ 0 ° C (ซึ่งตรงกับ 273 ° K) แรงดันไฟฟ้าของเซ็นเซอร์คือ 2.73 V ที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์คุณสามารถใช้อัตราส่วน R17 / (3.43 - 2.73) = R18 / 2 สำหรับการคำนวณค่าตัวต้านทานเหล่านี้โดยประมาณ 73 ซึ่งเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานใด ๆ
หลักการทำงานของวงจร
สองสามคำเกี่ยวกับวิธีการทำงานของวงจร แรงดันไฟฟ้าจากเซ็นเซอร์อุณหภูมิจะจ่ายให้กับอินพุทที่ไม่มีการพลิกกลับของตัวเปรียบเทียบ 3. แรงดันไฟฟ้าจากเครื่องยนต์ตัวต้านทาน R17 จะจ่ายให้กับอินพุตอินเวอร์เตอร์ 2 ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าที่อินพุทไม่อินเวอร์เตอร์สูงกว่าที่อินเวอร์เตอร์อินพุททรานซิสเตอร์เอาท์พุทของตัวเปรียบเทียบจะเปิดดังนั้น LED ของ triac optocoupler U1 จะสว่างขึ้น เพื่อระบุสถานะการเปิดของ optocoupler จะใช้ LED สีแดง HL1 ในทางกลับกันยังเปิด Triac เชื่อมต่อ VS1 และเครื่องทำความร้อน
เมื่อหม้อน้ำอุ่นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ VK1 จะเพิ่มขึ้น ทันทีที่แรงดันไฟฟ้านี้เกินแรงดันที่อินเวอร์เตอร์อินพุททรานซิสเตอร์เอาท์พุทเปรียบเทียบจะปิดและ LED ออปโตคัปเปลอร์ดับ - โหลดจะปิด
หลังจากหม้อน้ำเย็นลงค่อนข้างนานรอบการทำความร้อนจะถูกทำซ้ำอีกครั้งหม้อน้ำเย็นตัวลงเท่าไหร่เนื่องจากความกว้างของลูปฮิสเทรีซิสของตัวเปรียบเทียบซึ่งขึ้นอยู่กับความต้านทานของตัวต้านทาน R7 ตัวเก็บประจุ C5 ป้องกันไม่ให้ผู้เปรียบเทียบเปรียบเทียบรู้สึกตื่นเต้นที่ความถี่สูง
LM2903N มีตัวเปรียบเทียบสองตัว ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะประกอบตัวบ่งชี้บนตัวเปรียบเทียบตัวที่สองเพื่อระบุว่าการให้ความร้อนเสร็จสมบูรณ์และมีแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย ตัวบ่งชี้นี้ถูกประกอบบน DA1.2 และ LED สีเขียว HL1 ซึ่งจะสว่างขึ้นเมื่อฮีตเตอร์ถูกปิด
คำไม่กี่คำเกี่ยวกับรายละเอียด ตัวต้านทาน R9, R12 ได้รับการออกแบบเพื่อให้โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ตาแมว optocoupler และห่วงโซ่ R8, C9 ถูกออกแบบมาเพื่อปราบปรามแรงดันไฟฟ้ากระชากบน triac VS1 triac ที่นำเข้าที่แสดงในแผนภาพสามารถแทนที่ได้สำเร็จในประเทศ TS 112-16 หรือ TS 125-22 ด้วย triacs ดังกล่าวคุณสามารถสลับโหลดได้สูงสุด 2.5 kW ในการติดตั้งคุณจะต้องใช้หม้อน้ำขนาดเล็กซึ่งจะต้องแยก triac ออกด้วยไมกาหรือปะเก็นเซรามิก
การออกแบบของตัวควบคุมนั้นเป็นแบบสุ่ม: ถ้าการออกแบบของตัวทำความเย็นน้ำมันอนุญาตให้ติดตั้งได้ คุณสามารถสร้างเทอร์โมสตัทในรูปแบบของยูนิตแยกต่างหาก ในกรณีนี้แน่นอนคุณจะต้องใส่ไว้ในตู้บางประเภท ไฟ LED HL1, HL2 และด้ามจับของตัวต้านทานผันแปร R17 ควรจะแสดงที่ด้านนอกของเคสซึ่งคุณสามารถปรับอุณหภูมิความร้อนได้ในระดับหนึ่ง ไฟ LED HL1, HL2 สามารถเป็นประเภทใดก็ได้ในขณะที่ HL1 เป็นสีเขียวและ HL2 เป็นสีแดง
อุปกรณ์ทำบนแผงวงจรพิมพ์รุ่นที่เป็นไปได้ซึ่งจะแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 แผงวงจรควบคุมอุณหภูมิ
ชิ้นส่วนประเภทต่อไปนี้ถูกใช้สำหรับการติดตั้งบนกระดาน: ตัวเก็บประจุออกไซด์ในประเทศ K50-35 หรือนำเข้าตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม C1 และ C9 ประเภท K73-17 ซึ่งเป็นตัวเก็บประจุเซรามิกขนาดเล็กที่เหลืออยู่ ตัวเก็บประจุออกไซด์จะต้องมีอุณหภูมิที่อนุญาตอย่างน้อย +105 ° C ซึ่งระบุไว้ในกรณีของตัวเก็บประจุ
ตัวต้านทานคงที่ประเภท MLT 0.125 หรือนำเข้า ตัวต้านทานทริมเมอร์ R1 ชนิดСП5-28Бหรือมัลติเทิร์นอีกด้วยความช่วยเหลือขีด จำกัด บนของการทำความร้อนจะถูกตั้งค่าอย่างแม่นยำ
ตัวต้านทานผันแปร R17 ชนิดลวด PPB-3V โดยมีวัตถุประสงค์คือเพื่อตั้งอุณหภูมิความร้อน เป็นการดีที่สุดที่จะติดตั้งตัวต้านทานนี้แทนที่ตัวควบคุมไฟฟ้าเชิงกลแบบเก่า
ควรติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM335AZ หากการออกแบบหม้อน้ำอนุญาตให้ติดตั้งในตำแหน่งที่ติดตั้งเซ็นเซอร์ไฟฟ้าก่อนหน้านี้ ในกรณีนี้เซ็นเซอร์เก่าแน่นอนจะต้องถูกลบออก การเชื่อมต่อของเซ็นเซอร์กับแผงวงจรพิมพ์ทำได้ดีที่สุดด้วยสายคู่บิด สิ่งนี้จะลดผลกระทบของสัญญาณรบกวนที่มีต่อการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดโดยรวม
เมื่อชุดควบคุมได้รับการออกแบบให้แยกหน่วยไฟ LED HL1, HL2 จะถูกติดตั้งบนบอร์ดโดยตรง และหากสามารถซ่อนบอร์ดไว้ในเครื่องทำความร้อนได้เพื่อติดตั้ง LED คุณจะต้องเจาะรูในตัวเครื่องทำความร้อน ไฟ LED ตัวเองในกรณีนี้ควรวางบนแผ่นวัสดุฉนวนเช่นไฟเบอร์กลาสหรือ getinaks
การตั้งค่าอุปกรณ์ทำได้ง่าย ก่อนอื่นคุณควรตรวจสอบการติดตั้งเพื่อให้เป็นไปตามรูปแบบและไม่มีข้อบกพร่องในรูปแบบของเส้นทางวงจรบนกระดานหรือการแตกหัก หลังจากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแรงดันไฟฟ้า +12 V ที่ zener diode VD1 และแรงดันไฟฟ้าที่ +5 V ที่เอาต์พุตของ DA2
หลังจากการตรวจสอบเหล่านี้ให้ใช้ตัวต้านทานการตัดแต่ง R15 เพื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่ 3.43 V บนวงจรเอาท์พุทซ้ายของตัวต้านทานตัวแปร R17 คุณสามารถตรวจสอบการทำงานที่ถูกต้องของคอนโทรลเลอร์ได้โดยการหมุนตัวต้านทานตัวแปร R17 ในกรณีนี้คุณควรใส่ใจกับไฟ LED
การวัดทั้งหมดควรดำเนินการเทียบกับขั้วลบของตัวเก็บประจุ C4 ใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลตัวอย่างเช่นพิมพ์ DT838 หรือสิ่งที่คล้ายกัน
อย่าลืมว่าการออกแบบไม่ได้แยกไฟฟ้าจากเครือข่ายไฟฟ้า ดังนั้นคุณจะต้องระมัดระวังและระมัดระวังและดีที่สุดในการใช้หม้อแปลงแยก แต่พลังของหม้อแปลงดังกล่าวไม่เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับเครื่องทำความเย็นน้ำมันดังนั้นในช่วงเวลาของการว่าจ้าง (ในขณะที่ทุกอย่างอยู่บนโต๊ะและสามารถเข้าถึงได้) องค์ประกอบความร้อนสามารถถูกแทนที่ด้วยหลอดไฟธรรมดาที่มีกำลัง 25 ... 100 วัตต์
เซ็นเซอร์อุณหภูมิในระหว่างกระบวนการปรับสามารถทำให้ร้อนได้อย่างง่ายดายด้วยหัวแร้งหรือหลอดไฟที่กล่าวถึง ในกรณีนี้ไฟควบคุมจะดับลงเมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้และสว่างขึ้นหลังจากการระบายความร้อนของเซ็นเซอร์ ระดับการทำความเย็นของเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับฮิสเทรีซิสของตัวเปรียบเทียบดังที่อธิบายไว้ข้างต้น
บอริส Aladyshkin
ดูได้ที่ electro-th.tomathouse.com
: