מייצב תרמי של חוד מלחם. תכנית, תיאור

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

מייצב תרמי של חוד מלחם. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / Ham Radio Technologies

המחבר מציע מכשיר שניתן לשכפל לשמירה על הטמפרטורה האופטימלית של קצה מלחם על ידי מדידת ההתנגדות של המחמם במהלך ניתוקים קצרי טווח מהרשת.

מכשירי בקרת טמפרטורת קצה מלחם שונים פורסמו שוב ושוב בדפי מגזינים להנדסת רדיו, תוך שימוש במחמם המלחם כחיישן טמפרטורה ושמירה עליו ברמה נתונה. בבדיקה מעמיקה יותר, מתברר שכל הרגולטורים הללו הם רק מייצבים של הכוח התרמי של המחמם. יש להם כמובן השפעה מסוימת: הקצה נשרף פחות והמלחם לא מתחמם יתר על המידה בזמן שהוא שוכב על המעמד. אבל זה עדיין רחוק משליטה בטמפרטורה של החוד.

הבה נבחן בקצרה את הדינמיקה של תהליכים תרמיים במלחם. באיור. 1 מציג גרפים של שינויים בטמפרטורת המחמם וקצה המלחם מרגע כיבוי התנור. הגרפים מראים שבחלקיקים הראשונים של השניה הפרש הטמפרטורה כל כך גדול ולא יציב עד שלא ניתן להשתמש בטמפרטורת המחמם ברגע זה כדי לקבוע במדויק את טמפרטורת החוד, וכך בדיוק פועלים כל הרגולטורים שפורסמו בעבר. , שבו משמש המחמם כחיישן טמפרטורה. מתוך איור. 1 ניתן לראות כי עקומות התלות של טמפרטורת החוד ושל המחמם בזמן כיבויו רק לאחר שתיים ואף יותר מכך שלוש או ארבע שניות קרובות מספיק כדי לפרש את טמפרטורת המחמם כמו הטמפרטורה של החוד בדיוק מספיק. בנוסף, הפרש הטמפרטורות הופך לא רק קטן, אלא גם כמעט קבוע. לדברי המחבר, הווסת הוא שמודד את טמפרטורת המחמם זמן מסוים לאחר כיבויו שמסוגל לשלוט בצורה מדויקת יותר על טמפרטורת החוד.

מייצב חום קצה מלחם
אורז. 1. גרפים של שינויים בטמפרטורת המחמם וקצה המלחם מרגע כיבוי התנור

מעניין להשוות את היתרונות של ווסת כזה עם עמדת הלחמה המשתמשת בחיישן טמפרטורה המובנה בקצה המלחם. בתחנת הלחמה שינוי בטמפרטורת חוד המלחם גורם מיד לתגובה ממכשיר הבקרה, ועליית הטמפרטורה של המחמם היא פרופורציונלית לשינוי בטמפרטורת החוד. גל שינוי הטמפרטורה מגיע לקצה המלחם תוך 5...7 שניות. כאשר הטמפרטורה של קצה מלחם קונבנציונלי משתנה, גל שינוי הטמפרטורה עובר מהקצה אל המחמם (עם פרמטרים תרמודינמיים קרובים - 5...7 שניות). יחידת הבקרה שלו תפעל תוך 1...7 שניות (זה תלוי בסף הטמפרטורה שנקבע) ותעלה את הטמפרטורה של המחמם. הגל ההפוך של שינוי הטמפרטורה יגיע לקצה המלחם באותן 5...7 שניות. מכאן נובע שזמן התגובה של מלחם קונבנציונלי המשתמש במחמם כחיישן טמפרטורה ארוך פי 2...3 מזה של עמדת הלחמה של מלחם עם חיישן טמפרטורה מובנה בקצה.

ברור שלתחנת הלחמה יש שני יתרונות עיקריים על פני מלחם שמשתמש בתנור חימום כחיישן טמפרטורה. הראשון (מינורי) הוא מחוון טמפרטורה דיגיטלי. השני הוא חיישן טמפרטורה מובנה בקצה. המחוון הדיגיטלי הוא בהתחלה פשוט מעניין, אבל אז הרגולציה עדיין פועלת לפי העיקרון של "קצת יותר, קצת פחות".

למלחם המשתמש במחמם כחיישן טמפרטורה יש את היתרונות הבאים על פני תחנת הלחמה:

- יחידת הבקרה אינה מבלבלת את החלל על השולחן, מכיוון שניתן לבנות אותה בתוך מארז קטן בצורת מתאם רשת;
- עלות נמוכה יותר;
- ניתן להשתמש ביחידת הבקרה עם כמעט כל מלחם ביתי;
- קלות חזרה, אפשרית אפילו עבור חובב רדיו מתחיל.

בואו ניקח בחשבון את תכונות העיצוב של מלחם בעיצובים שונים וכוח. הטבלה מציגה את ערכי ההתנגדות של המחממים של מגהזי הלחמה שונים, כאשר P_w - כוח מלחם, W; ר_K - התנגדות של מחמם מלחם קר, אוהם; ר_r- - התנגדות חמה לאחר חימום במשך שלוש דקות, אוהם. ההבדל בין הטמפרטורות הללו מראה שה-TCS של תנורי חימום יכול להיות שונה פי 50. למגהצים עם TCS גדול יש תנורי חימום קרמיים, אם כי יש יוצאים מן הכלל. מגהצים עם TKS קטנים הם בעיצוב מיושן עם תנורי nichrome. צריך לציין בנפרד שלחלק מהלחמים עשויה להיות דיודה מובנית - חיישן טמפרטורה, ונתקלתי במלחם אחד שהיה די מעניין: בקוטביות אחת של חיבור TKS היא הייתה חיובית, ובשנייה - שלילי. בהקשר זה יש למדוד תחילה את ההתנגדות של המלחם במצבים קרים וחמים על מנת לחבר אותו לווסת בקוטביות נכונה.

דיאגרמת הרגולטור מוצגת באיור. 2. משך זמן פעולת התנור קבוע והוא 4...6 שניות. משך המצב הכבוי תלוי בטמפרטורת המחמם, בתכונות העיצוב של המלחם וניתן להתאמה בטווח של 0...30 שניות. תיתכן הנחה שהטמפרטורה של קצה המלחם "מתנדנדת" כל הזמן למעלה ולמטה. מדידות הראו כי השינוי בטמפרטורת הקצה בהשפעת פולסי בקרה אינו עולה על מעלה אחת, וזה מוסבר על ידי האינרציה התרמית המשמעותית של עיצוב הברזל.

מייצב חום קצה מלחם
אורז. 2. מעגל רגולטור

בואו נשקול את פעולת הרגולטור. על פי המעגל הידוע, אספקת חשמל ליחידת הבקרה מורכבת על גשר המיישר VD6, קבלי מרווה C4, C5, דיודות זנר VD2, VD3 וקבלי החלקה C2. הצומת עצמו מורכב על שני מגברי הפעלה המחוברים על ידי השוואות. הקלט הלא-היפוך (פין 3) של מגבר OP DA1.2 מסופק עם מתח ייחוס מהמחלק ההתנגדות R1R2. הכניסה ההפוכה שלו (פין 2) מסופקת עם מתח ממחלק, שזרועו העליונה מורכבת ממעגל התנגדות R3-R5, והזרוע התחתונה של דוד המחובר לכניסה של המגבר המבצעי דרך דיודה VD5.

ברגע הפעלת הכוח, ההתנגדות של המחמם מופחתת והמתח בכניסה ההפוכה של OP-amp DA1.2 קטן מהמתח באחד שאינו הופך. הפלט (פין 1) של DA1.2 יהיה בעל המתח החיובי המרבי. הפלט של DA1.2 נטען במעגל סדרתי המורכב מנגד מגביל R8, LED HL1 ודיודה פולטת המובנית במצמד האופטו U1. נורית ה-HL1 מסמנת שהמחמם מופעל, והדיודה הפולטת של המצמד האופטו פותחת את הפוטוטריאק המובנה. מתח הרשת של 7V מתוקן על ידי גשר VD220 מסופק למחמם. דיודה VD5 תיסגר עם המתח הזה. רמת המתח הגבוה מהמוצא DA1.2 דרך הקבל SZ פועלת על הכניסה ההפוכה (פין 6) של מגבר ההפעלה dA 1.1. במוצא שלו (פין 7) מופיעה רמת מתח נמוכה, אשר באמצעות דיודה VD1 והנגד R6, תפחית את המתח בכניסה ההפוכה של OP-amp DA1.2 מתחת לסטנדרטי. זה יבטיח שרמת מתח גבוהה תישמר במוצא של מגבר הפעלה זה.מצב זה נשאר יציב למשך הזמן שצוין על ידי מעגל ההבחנה C3R7.

כאשר הקבל C3 נטען, המתח על פני הנגד R7 של המעגל יורד, וכאשר הוא יורד מתחת לערך הסטנדרטי, במוצא של מגבר OP DA1. רמת אות נמוכה אחת תשתנה לגבוהה. רמת אות גבוהה תסגור את הדיודה VD1, והמתח בכניסת ההיפוך DA1 יהפוך גבוה יותר מהסטנדרטי, מה שיוביל לשינוי ברמת האות הגבוהה במוצא המגבר OP DA1.2 לרמה נמוכה וכיבוי ה-HL1.2 LED והמצמד האופטו-U1. הפוטוטריאק הסגור ינתק את גשר VD1 ואת מחמם המלחם מהרשת, ודיודת ה-VD7 הפתוחה תחבר אותו לכניסה ההפוכה של ה-Op-amp DA5. הנורית הכבויה HL1.2 מסמנת שהמחמם כבוי.

במוצא DA1.2 תישאר רמת המתח הנמוכה עד שכתוצאה מקירור מחמם המלחם, ההתנגדות שלו תרד לנקודת המיתוג DA1.2, שצוינה, כאמור לעיל, על ידי מתח הייחוס מהמחלק R1R2 . עד אז, לקבל C3 יהיה זמן לפרוק דרך דיודה VD4. לאחר מכן, לאחר החלפת DA1.2, מצמד האופטו U1 יופעל שוב וכל התהליך יחזור על עצמו. זמן הקירור של מחמם ההלחמה יהיה ארוך יותר, ככל שהטמפרטורה של המלחם כולו תהיה גבוהה יותר וצריכת החום לתהליך ההלחמה תהיה נמוכה יותר. קבל C1 מפחית איסוף והפרעות בתדר גבוה מהרשת.

גודל המעגל המודפס 42X37 מ"מ ועשוי מפיברגלס מצופה בנייר כסף חד צדדי. הציור וסידור האלמנטים שלו מוצגים באיור. 3.

מייצב חום קצה מלחם
אורז. 3. ציור של לוח מעגלים מודפס ומיקום האלמנטים עליו

LED HL1, דיודות VD1, VD4 - כל אלה בעלות הספק נמוך. דיודה VD5 - כל סוג למתח של לפחות 400 V. דיודות זנר KS456A1 ניתנות להחלפה ב-KS456A או דיודת זנר אחת 12 V עם זרם מרבי מותר של יותר מ-100 mA. יש לבדוק את קבל התחמוצת C3 לאיתור דליפות. כאשר בודקים קבל עם אוהםמטר, ההתנגדות שלו צריכה להיות גדולה מ-2 מגה אוהם. קבלים C4, C5 הם קבלי סרט מיובאים למתח חילופין של 250 וולט או K73-17 ביתי למתח של 400 וולט. מעגל המיקרו LM358P ניתן להחלפה ב-LM393P. במקרה זה, המסוף הימני של הנגד R8 לפי התרשים חייב להיות מחובר לקו המתח החיובי של יחידת הבקרה, ואת האנודה של LED HL1 - ישירות לפלט DA1.2 (פין 1). במקרה זה, אין צורך להתקין את דיודה VD1.

יש לבחור את ההתנגדות של הנגד R6 בהתבסס על המחמם הקיים. זה צריך להיות פחות מההתנגדות של המחמם במצב קר בכ-10%. ההתנגדות של נגד כוונון R5 נבחרה כך שמרווח כוונון הטמפרטורה לא יעלה על 100 ^оג לשם כך, חשב את הפרש ההתנגדות של מלחם קר ומחומם היטב והכפיל אותו ב-3,5. הערך המתקבל יהיה ההתנגדות של הנגד R5 באוהם. סוג נגד - כל סיבוב רב.

יש להתאים את היחידה המורכבת. מעגל הנגדים R3-R5 מוחלף באופן זמני בשני משתנים המחוברים בסדרה או בהתנגדויות חיתוך של 2,2 קילו אוהם ו-200...300 אוהם. לאחר מכן, הבלוק עם המלחם המחובר מחובר לרשת. לאחר השגת טמפרטורת הקצה הנדרשת עם מנועי הנגד הזמניים, המכשיר מנותק מהרשת. הנגדים מולחמים ונמדדת ההתנגדות הכוללת של החלקים המוכנסים. מחצית מההתנגדות שחושבה בעבר R5 מופחתת מהערך המתקבל. זו תהיה ההתנגדות הכוללת של נגדים קבועים R3, R4, הנבחרים מבין אלו הזמינים לפי הערך הקרוב ביותר לערך הכולל. ניתן למקם מתג ברווח של מעגל התנגדות זה. כאשר הוא כבוי, המלחם יעבור לחימום רציף.

למי שצריך מלחם למספר מצבי הלחמה, אני מציע להתקין מתג ומספר מעגלים התנגדות למצבים שונים. למשל, להלחמה רכה ולהלחמה רגילה. אם המעגל נשבר, המצב נאלץ. כוחו של מלחם המשמש מוגבל על ידי הזרם המרבי של גשר המיישר KTs407A (0,5 A) והמצמד האופטו MOS3063 (1 A). לכן, עבור מלחם עם הספק של יותר מ-100 W, יש צורך להתקין גשר מיישר חזק יותר, ולהחליף את המצמד האופטו בממסר אופטו-אלקטרוני בעוצמה הנדרשת.

השוואה של פעולת הלחמים שונים יחד עם המכשיר המתואר הראתה כי הלחמות עם מחמם קרמי עם TCR גדול הם המתאימים ביותר. המראה של אחת הגרסאות של הבלוק המורכב עם הכיסוי מוסר מוצג באיור. 4.

מייצב חום קצה מלחם
אורז. 4. הופעה של אחת הגרסאות של הבלוק המורכב כשהכיסוי הוסר

אני מזכיר לך לגבי אמצעי זהירות. היזהר, במיוחד בעת התקנה: ליחידה אין בידוד גלווני ממתח האספקה של 220 וולט!

מחבר: ל' אליזארוב

ראה מאמרים אחרים סעיף Ham Radio Technologies.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

טיפול במוזיקה לנחירות 17.10.2006

אלכס סוארז, מוזיקאי שוויצרי המלמד כלי נשיפה אוסטרלי מסורתי העשוי מגזע עץ שנאכל על ידי טרמיטים, גילה שאלו מתלמידיו שנחרו בכבדות בשנתם שיפרו את החסרון הזה לאחר מספר שיעורים. יתר על כן, הגוון הכללי של הגוף עולה וישנוניות בשעות היום נעלמת.

קבוצה של רופאים שוויצרים התעניינה בתצפית זו וערכה ניסויים בהשתתפות 14 מתנדבים שנחרו. הם התאמנו במשך 25 דקות מדי יום על עותק של צינור הפרספקס המקומי.

ואכן, הנחירות נעלמו, ואיתה נעלמה הנטייה לישנוניות, שכן אצל רבים מאיתנו היא מוסברת בחוסר שינה – אדם נוחר מתעורר פעמים רבות בלילה. 11 נוחרים מקבוצת הביקורת שלא ניגנו בחצוצרה לא שינו דבר.

הסיבה, סבורים הרופאים, היא שנגינה בחצוצרה הגדולה מאמנת את שרירי דרכי הנשימה העליונות. נחירות נגרמות דווקא מהעובדה שדפנות קנה הנשימה הרפויות במהלך השינה קורסות ומפריעות למעבר האוויר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ משקפי שמע חכמים של Xiaomi MIJIA

▪ בלימה מאולצת של מכוניות

▪ סוללות אבקה

▪ Microchip dsPIC16CK33MC 64-bit מיקרו-בקרים

▪ תקלה נקבעת לפי הראייה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר בית, חלקות בית, תחביבים. בחירת מאמרים

▪ מאמר במקרר - 0°С. טיפים למאסטר הבית

▪ מאמר כיצד הניע הדוכס הגדול מקייב ולדימיר סוויאטוסלבוביץ' את דחיית האסלאם? תשובה מפורטת

▪ מאמר מנהל המסעדה. תיאור משרה

▪ מאמר ממסר קול. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מתקני חשמל באזורים מסוכנים. בחירת ציוד חשמלי לאזורים מסוכנים. דרישות כלליות. 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