מייצבי טמפרטורה במכשירי חשמל ביתיים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מייצבי טמפרטורה במכשירים ביתיים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / ווסת כוח, מדי חום, מייצבי חום

המאמר שפורסם מוקדש לבחירה ותרגול של יישום מכונות אלקטרוניות המיועדות לשמור על הטמפרטורה הנדרשת במכשירים ביתיים שונים. המלצות המחבר עשויות להיות שימושיות לחובבי רדיו רבים - מעצבים.

היקף היישום של מייצבי טמפרטורה במכשירים המשמשים במשק הבית הוא די רחב. מדובר, למשל, במתקני אחסון ירקות, אקווריומים, אינקובטורים קטנים, תאי בישול של דבורים, חממות ועוד ועוד. ספרות נרחבת מוקדשת לתכנון מייצבים תרמיים למטרות שונות ולתיאור פעולתם. ועדיין, הנושא הזה, לדעתי, נשאר רלוונטי, במיוחד עבור אלה שהחליטו לבנות מכשירים כאלה בעצמם. בהתחשב בקשיים מסוימים הקשורים ברכישת מספר חלקים, ובתנאי ההפעלה השונים של מייצבים, ברצוני להתעכב על כמה סוגיות כלליות לפני תיאור עיצובים ספציפיים.

קודם כל, כאשר מתחילים לתכנן מייצב תרמי, יש צורך לקבוע את כוחו של המחמם המספק את הטמפרטורה הנדרשת בנפח נתון. זוהי משימה נפרדת, לעתים מורכבת, הדורשת חישובים הנדסיים תרמית. לחישובים משוערים, אתה יכול להשתמש בנוסחאות פשוטות. כך, למשל, כדי להגן על המזון מפני הקפאה במחסן הירקות שלך בטמפרטורה חיצונית של עד -30 מעלות צלזיוס בקופסה עשויה לוחות או סיבית בעובי 20 מ"מ, עם שכבת פלסטיק קצף בעובי 25...30 מ"מ , כוח החימום הנדרש צריך להיות כדלקמן, כפי שמצוין ב-[1]: P = V2/3, כאשר P הוא הספק המחמם, מבוטא בוואטים; V הוא הנפח הפנימי של התיבה בליטרים.

עבור חממת אכסדרה, מסגרת מכוסה בזכוכית או פוליאתילן, הספק הכולל הנדרש של המחמם נקבע על ידי הנוסחה הבאה [2]:

P \u1,23d XNUMX Sp Kt (פח - tnap),

כאשר P הוא כוח החימום בוואטים; Sp - שטח קירור כולל (קירות, רצפה, תקרה) במ"ר; Kt - מקדם העברת חום ב-W/m2 °C; פח ו-tout הם הטמפרטורות הפנימיות והחיצוניות במעלות, בהתאמה. הערך של מקדם Kt יכול להיות מ-Kt = 2 (עבור זיגוג כפול) ל-Kt = 3,3 (עבור סרט פוליאתילן חד-שכבתי).

כל מייצב טמפרטורה כולל אלמנט רגיש - חיישן טמפרטורה ומגבר אות חיישן; מכשיר או משווה להשוואת אותות; מפתח אלקטרוני המבצע את הפונקציות של מפעיל; ספק כוח וגוף חימום.

תרמיסטורים מסדרת KMT, MMT, ST משמשים בדרך כלל כחיישן טמפרטורה, שמקדם ההתנגדות הטמפרטורה (TCR) שלו הוא שלילי - 2...7% / מעלות. - ומשתנה בהתאם לטמפרטורה, והסבילות לערך ההתנגדות של התרמיסטור היא 10...30%. במייצב תרמי חובב, תרמיסטורים משמשים לרוב בגלל ה-TCR הגדול שלהם. עם זאת, האי-לינאריות המשמעותית והסובלנות הגדולות שלהם דורשות התאמה אישית של המייצבים התרמיים המתוכננים, כיול סולמות, מה שמקשה על החלפה במקרה של תיקון.

חישוב הפרמטרים של גשר עם תרמיסטור מוליכים למחצה, עם דרישות דיוק מוגברות, מתואר, למשל, ב [3, 4].

חיישני טמפרטורה מסדרת TSM - נחושת - הם בעלי המאפיינים המטרולוגיים הטובים ביותר. ה-TKS שלהם חיובי, אך הוא רק 0,3% / מעלות = 1/293°, והלינאריות של המאפיין מובטחת על פני טווח טמפרטורות רחב. הם שייכים למכשירי דיוק ברמה גבוהה (0,1...0,5%) ויכולים לפעול גם בסביבות אגרסיביות. החיסרון של TSM הוא אורכו הארוך יחסית (כ-300 מ"מ) ועלותו הגבוהה.

מייצבי טמפרטורה במכשירי חשמל ביתיים

פחות מוכרת כחיישן טמפרטורה היא דיודת סיליקון, שמקדם ההמרה השלילי שלה הוא 2 mV/deg. [5, 6]. כמעט כל דיודת סיליקון בעלת הספק נמוך תספק המרת טמפרטורה למתח ליניארית.

כל אחד מהממירים התרמיים המפורטים כאן נכלל בדרך כלל באחת מזרועותיו של גשר התנגדות, שמקור הכוח שלו מיוצב. אות המוצא של הגשר מוזן לכניסה של מכשיר ההשוואה או, במידת הצורך, מוגבר מראש. כדי להשוות אותות, הכי נוח להשתמש ב-comparator, שהוא מגבר תפעולי (op-amp) עם משוב חיובי. ניתן לבצע את פונקציית ההשוואה על ידי כל מגבר הפעלה מסדרת K140, K553 או משווים שתוכננו במיוחד מסדרת K554. המשווה העדיף ביותר הוא K554SAZ, המספק זרם מוצא של עד 50 mA, המאפשר לך להפעיל ישירות את הממסר האלקטרומגנטי של המפעיל ללא מגבר נוסף.

הבחירה בסוג כזה או אחר של ממסר נקבעת על ידי שני גורמים - ערך זרם ההפעלה והמתח והזרם המותרים של מגעי המיתוג שלו. במתח רשת של 220 וולט, מגעי הממסר חייבים להעביר בצורה מהימנה את זרם המחמם. הממסרים בעלי הספק נמוך הנפוצים ביותר הם RES8, REN18 [7]. הפיתולים של ממסרי REN20 ו-MKU-48 (דרכון 4.509.146) מיועדים לפעול ישירות מרשת מתח חילופין של 220 וולט עם זרם מגע מותר של 5 A, מה שבפועל מאפשר שימוש בהם ברוב המקרים. כאשר שתי קבוצות של מגעים מחוברות במקביל, ממסרים אלו מאפשרים הפעלת מחממים בהספק כולל של עד 2,2 קילוואט. בנוסף לממסר האלקטרומגנטי, האלמנט של המפעיל שמפעיל את המחמם יכול להיות תיריסטור או טריאק.

מכשירים אלה מאפשרים החלפת זרמי חימום עד 80 A. היעדר אנשי קשר הופך את השימוש בהם לעדיף. נכון, העיצוב של המייצב התרמי עצמו הופך למורכב יותר מאשר עם ממסר אלקטרומגנטי בקישור המנהלים.

ספק הכוח של המייצב התרמי הוא, ככלל, שנאי המפחית את מתח הרשת ל-13...16V, עם מיישר אחד או שניים ומייצב מתח מתוקן פשוט. הספק של שנאי הרשת בדרך כלל אינו עולה על 10...15 W. אתה יכול להשתמש בשנאים מאוחדים מסדרת TPP בעלי הסט הנדרש של פיתולים משניים [8].

כמקור חום, במיוחד מנקודת מבט של בטיחות חשמל, עדיף להשתמש בתנורי חימום חשמליים צינוריים - גופי חימום; מתאימות כמובן גם מנורות ליבון רגילות המיועדות למתח רשת.

כיום קיימים פתרונות מעגלים רבים לבניית מייצבים תרמיים, בהם משולבים האלמנטים המפורטים בשילובים שונים. להכוונה בבחירת מייצב טמפרטורה לעיצוב, אתה יכול להשתמש בטבלה המוצעת כאן, המציגה את הנתונים הטכניים הבסיסיים של כמה מייצבים תרמיים שפורסמו בעבר ברדיו.

במקביל, אני מציע לחזרה מייצב תרמי בעל יישום רחב (איור 1), שבו דיודת סיליקון או נגד נחושת משמשים כחיישן טמפרטורה. הבדל נוסף בין גרסה זו של המכונה האלקטרונית הוא היעדר טרנזיסטורים ונוכחות של מיקרו-אמפר למדידת טמפרטורה.

(לחץ להגדלה)

כמו רוב המייצבים התרמיים המפורטים בטבלה, הוא מורכב מארבע יחידות: אלמנט חישה, קומפרטור, מפעיל ויחידת אספקת חשמל. חיישן הטמפרטורה, שתפקידו מבוצע על ידי דיודה VD1, כלול בגשר המדידה עם נגדים R1 - R4 בשלוש זרועותיו האחרות. האות ממוצא הגשר מסופק (דרך נגדים R5 ו-R6) לשתי הכניסות של המגבר התפעולי DA1, מכוסה במשוב שלילי (מעגל R8R9), ומהמוצא שלו לכניסה ההפוכה של המשווה DA2. הטמפרטורה הנדרשת בנפח סגור נקבעת עם נגד משתנה R12, מצויד בקנה מידה מתאים.

הפונקציה של המפעיל מתבצעת על ידי ממסר אלקטרומגנטי K1. מופעל על ידי אות המוצא של המשווה, אנשי הקשר K1.1 של הממסר מפעילים את LED HL1, מסמנים שהחימום מופעל, ומגעי K1.2 מפעילים את המחמם (Rн).

ספק הכוח מורכב משנאי T1, גשר מיישר VD6, מסנני החלקה C5R17 ו-C6R18. דיודות זנר VD4 ו-VD5 מספקות למעגלי המיקרו של המכשיר מתח אספקה דו-קוטבי של ±10 וולט.

לניטור חזותי של טמפרטורת האוויר בנפח המחומם, מוכנס למכשיר מיקרו-אמפר PA1 עם זרם סטיה מלא של מחט של 100 μA (M4248), שקנה המידה שלו מכויל במעלות. אם החלק האלקטרוני של המכשיר ממוקם מחוץ לנפח המחומם, חיישן הדיודה (VD1) מחובר לגשר התנגדות עם חוט מוגן.

עם אלה המוצגים באיור. 1 מיקרו-מעגלים, ערכי נגד וחלקים אחרים, המכשיר מספק ייצוב טמפרטורה בטווח של 0...20°C. כדי לייצב את הטמפרטורה בתוך +36 ... +45 מעלות צלזיוס, הכרחי, למשל, עבור אינקובטור, ההתנגדות הנומינלית של הנגד R13 צריכה להיות 2 קילו אוהם.

כל הנגדים הקבועים המשמשים במייצב התרמי הם MLT, והנגדים המשתנים הם SP5-2 (R4, R9 ו-R14), PPZ-40 או PPB (R12). קבלים C3 - C6 הם תחמוצת K50-6, K50-16 או K50-29, השאר הם KM-5 או KM-6. נחליף את גשר הדיודות KTs407A במכלול KTs402 עם כל אינדקס אותיות. דיודת זנר VD2 - למתח ייצוב 8...8,5 V, ו-VD4 ו-VD5 - ל-9,5...10,5 V.

ממסר K1 - REN18 (דרכון РХ4.564.509) או MKU-48 (דרכון 4.500.232).

חיישן טמפרטורה VD1 - כל סיליקון אחד. עדיף, עם זאת, במארז מתכת, למשל, סדרת D207 או D226 עם כל אינדקס אותיות, מכיוון שלדיודה כזו יש אינרציה תרמית נמוכה יותר.

ההספק של שנאי הרשת T1 של ספק הכוח הוא כ-5 ואט. הפיתול המשני שלו חייב לספק מתח חילופין של 2x12 V בזרם עומס של 80...100 mA.

המייצב התרמי מותקן במארז בגודל 170x90x60 מ"מ. רוב חלקיו מונחים על לוח מעגלים מודפס בגודל 100X85 מ"מ (איור 2), עשוי פיברגלס נייר כסף חד צדדי. שנאי T1 וממסר K1 מותקנים בנפרד, ומיקרו-אמפר PA1, הנגד המשתנה R12 ונוריות ה-LED HL1 ו-HL2 ממוקמים על הפאנל הקדמי של המארז.

מייצבי טמפרטורה במכשירי חשמל ביתיים

עדיף להגדיר את המכשיר בסדר הזה. הנח את הדיודה VD1 בסביבה עם טמפרטורה המתאימה לגבול הבקרה התחתון (0°C), ואיזון הגשר עם הנגד R4. במקרה זה, קריאות המיקרו-אמפר צריכות להיות אפס. לאחר מכן הגדל את הטמפרטורה של הדיודה לערך המרבי (20 מעלות צלזיוס) והשתמש בנגד R9 כדי להשיג את הסטייה המקסימלית של מחט המיקרו-אמפר ל-100 μA.

לאחר מכן, עליך להתאים את פעולת המשווה DA2. לשם כך, מחוון הנגד R12 מוגדר למיקום הגבוה ביותר במעגל, והדיודה VD1 מחוממת לטמפרטורה המקסימלית (20 מעלות צלזיוס). נגד גוזם R14 משמש להעברת המשווה למצב אחר, הפעלת ממסר K1 והדלקת LED HL2. במקרה זה, החלוקה בסולם של הנגד R12 תתאים לטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, מבלי לשנות את ההתנגדות של הנגד R14, קנה המידה של הנגד R12 מכויל במספר נקודות, מה שמבטיח שהמשווה פועל בערכי טמפרטורה שונים של חיישן הדיודה VD1.

אם תרמיסטור נחושת משמש כחיישן טמפרטורה, שה-TKE שלו חיובי, הוא כלול בגשר המדידה במקום נגדים R3 ו-R4, ונגדים אלה במקום הדיודה VD1. ההליך להתאמת הגבול התחתון והעליון של טווח הטמפרטורות נשאר זהה.

אם החלק האלקטרוני של המייצב התרמי ממוקם מחוץ לנפח המחומם, יש להתקין דיודת זנר מפוצת טמפרטורה VD2, למשל, סדרת D818 או KS191, כדי להגביר את דיוק המכשיר.

ספרות

ברנוב נ. מייצב חום פשוט. - רדיו, 1988, מס' 8, עמ'. 29, 30.
Kisloye VV ציוד של חממות לחוות בנות ואישיות. - M.: Energoatomizdat, 1992, p. 96.
Tkachev F. חישוב גשר רגיש לחום. - רדיו, 1995, מס' 8, עמ'. 46.
Aleshin P. ליניאריזציה של גשר התרמיסטורים. - רדיו, 1997, מס' 11, עמ'. 59.
ציבין V. מדחום דיגיטלי. - רדיו, 1996, מס' 10, עמ'. 41.
Biryukov S. מדחום דיגיטלי פשוט. - רדיו, 1997, מס' 1, עמ'. 40-42.
Iglovsky I. G., Vladimirov G. V. ממסרים חשמליים עם זרם נמוך. - מ.: KUBK-a, 1996.
שולגין ג. שנאים מאוחדים. - רדיו, 1982, מס' 1, עמ'. 59, 60.
גבוב ש' מייצב טמפרטורה ב"מחסן ירקות" ביתי. - רדיו, 1993, מס' 9, עמ'. 28, 29.
Merzlikin A., Pakhomov Y. מייצב תרמי רב עוצמה. - רדיו, 1988, מס' 2. עמ'. 52.53.
Mayatsky Yu מייצב חום פשוט. - רדיו, 1991, מס' 7, עמ'. 32 - 34.
Tsygikalo G. מייצב תרמי בעל דיוק גבוה. - רדיו, 1993, מס' 4, עמ'. 35 - 37.

מחבר: Yu.Andreev, St. Petersburg

ראה מאמרים אחרים סעיף ווסת כוח, מדי חום, מייצבי חום.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

דובי קוטב היוו השראה לגלימת ההיעלמות 22.04.2018

המבנה המיוחד של המעיל מאפשר לדובי הקוטב לשרוד באקלים קר: שערותיו השקופות מאפשרות לעבור רק לקרניים אולטרה סגולות, המשקפות אינפרא אדום. זה משמש כבידוד תרמי מעולה והופך את הדוב לבלתי נראה למצלמות אינפרא אדום.

מאפיינים אלה הובילו מדענים מאוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג לרעיון של יצירת הסוואה שאינה נראית באור אינפרא אדום. החומר נוצר על בסיס משי. ניתן היה להשיג את התוצאה הרצויה לאחר השימוש בליטופיליזציה - אחת משיטות ההקפאה. הסיבים הפכו שבירים יותר, אך הופיעו בהם שרשראות של נקבוביות, בהן נשמר האוויר.

כמו צמר דובי קוטב, לחומר יש תכונות בידוד תרמי משופרות: הוא יכול להחזיק הפרש טמפרטורה של עד 4 מעלות צלזיוס בין הצדדים החיצוניים והפנימיים. מספר שכבות של חומר הופכות את המוצר לחמם עוד יותר. בנוסף, הבד החדש, כמו עורם של דובי הקוטב, נותר בלתי נראה למצלמות אינפרא אדום. מדענים הראו זאת בדוגמה של ארנבות, שעבורן נתפרו "גלימות בלתי נראות".

החומר יכול למצוא יישום מעשי רחב, בעיקר בתעשייה הצבאית. ממנו ניתן לתפור בגדי הסוואה בלתי נראים ומעשיים. נכון, לפני הבאת החומר לשוק, מדענים מתכננים לשכלל את הטכנולוגיה. ייבוש בהקפאה לוקח כעת זמן רב מדי, מה שהופך את הייצור לאיטי ולא חסכוני.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מעקב וידאו ברכבת התחתית מזהה את העבריין

▪ סכנה קטלנית של תפוחים

▪ 512x512 ערוצי שמע על Ethernet

▪ דוברה עם הנעה חשמלית מימן

▪ יער של צינורות לבנים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר Microcontrollers. בחירת מאמרים

▪ מאמר Gogol Nikolai Vasilyevich. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מה הייתה המכונית הראשונה? תשובה מפורטת

▪ כתבה תיקון תחנת תדלוק דלק לרכב (AGZS). הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר גלאי מתכות בתדר נמוך במיוחד. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מייצב מתח, 10-16/9 וולט 0-1 אמפר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר