Тропики на подоконнике
Выращивание тропических растений в нетропическом климате
ЗОО клуб Каталог Статьи Карта сайта Поиск О нас Контакт Аквариум TopTropicals.com

Тропики на подоконнике
Выращивание тропических растений в нетропическом климате

ЗОО клуб
Каталог
Статьи
Карта сайта
Поиск
О нас
Контакт
Аквариум
TopTropicals.com

Тропики /

Аквариумная электрика и электроника (I)



 

Схема терморегулятора, совмещенного с регулятором мощности

© Николай Смирнов, 1999-2001

Данный материал может распространятся свободно полностью без изменений и удалений, как единое целое, включая данный параграф. Запрещено использование документа в коммерческих целях без разрешения автора. Информация в данном документе представлена "as is" и автор не несет ответственности, прямой или косвенной, за ее использование.

09/2001 - добавлено описание новой схемы терморегулятора

Устройство предназначено для поддержания заданной температуры в аквариуме и отличается от других устройств данного типа лишь точностью поддержания температуры (не более 0.1С) и возможностью регулирования мощности применяемого нагревателя.

 

Зачем это нужно

Поскольку схема разрабатывалась «для себя», то и возможности ее я закладывал, исходя из своих же потребностей.

Во-первых, точность – она была выбрана из расчета, что датчик температуры будет стоять снаружи аквариума (на заднем стекле), чтобы не портить вид и не доставлять неудобств при обслуживании аквариума. В этом случае точность поддержания температуры снижается примерно до 0.2С.

Во-вторых, регулировка мощности нагревателя – введена для того, чтобы не иметь заморочек с нагревателями в банках малого объема (нерестовиках и т.д.). Можно подключить нагреватель любой мощности (до 200 Вт) и выставить регулятором требуемую мощность (в процентах от исходной мощности нагревателя), чтобы предохраниться от превышения температуры в баке в случае неисправности в терморегуляторе. К тому же, я зачастую отключаю датчик терморегулятора, тогда работает только регулятор мощности и температура в банках «плавает» вслед за изменением комнатной температуры (такой режим мне кажется более подходящим для рыб), а терморегулятором пользуюсь только весной и осенью, когда начинаются проблемы с отоплением.

Описание схемы терморегулятора

 

Поскольку ток, потребляемый самим устройством, не превышает 30mА, то был выбран бестрансформаторный источник питания, как наиболее простой и «малогабаритный». Конденсатор C3 выполняет функцию сопротивления по переменному току. Выпрямительный мост может быть выполнен из любых выпрямительных диодов, рассчитанных на напряжение 250В (поскольку в момент включения, до зарядки конденсатора C3, через них будет идти напряжение сети) и ток > 100mA (зависит от ёмкости конденсатора C2). Резистор R7 лучше использовать составной из двух по 0,25Вт или один на 0,5Вт (чтоб грелся меньше). Стабилизация напряжения выполняется параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD3 (можно использовать любой с напряжением стабилизации 6-7В и током стабилизации 50-100 mA) и сглаживающем конденсаторе C2. На микросхеме D1 собран собственно терморегулятор (терморезистор R2 является датчиком температуры, а переменный резистор R3 задаёт точку стабилизации температуры) и регулятор мощности нагревателя (по принципу генератора импульсов с переменной скважностью). Транзисторы VT1, VT2 выполняют функцию усилителя сигнала температурного датчика (от коэффициента усиления транзисторов зависит точность поддержания температуры). Транзистор VT3 работает в ключевом режиме и обеспечивает открывание тиристора VS1. Тиристор можно использовать любой, рассчитанный на напряжение > 250В и ток от 2 до 10 А. Для более мощных тиристоров потребуется переделка источника питания для обеспечения тока отпирания тиристора. Тиристор расположен непосредственно на плате устройства, без теплоотвода.

Следует иметь в виду, что тиристор пропускает только одну полуволну переменного тока, то есть нагреватель работает в половину мощности.   

Следующая схема является логическим продолжением предыдущей. Отличают ее еще более низкое энергопотребление и увеличение КПД нагревателя.

 

У данной схемы изменено напряжение питания, номиналы некоторых элементов, и вместо тиристора применено твердотельное реле, что повысило КПД нагревателя до 100%. Таким образом потребление тока самим устройством снижено до 10 mA. Подключение сопротивления R7 до диодного моста позволило применять диоды, рассчитанные на меньшее напряжение (я применяю КД906 – готовый диодный мост очень «мелких» габаритов). В итоге печатная плата терморегулятора уменьшилась до размеров спичечного коробка, что позволило встраивать её в удлинители на 3-4 розетки.

Твердотельное реле 5П19Т1 рассчитано на ток 1А и напряжение 400В. То есть максимальная мощность нагревателя не должна превышать 200 Вт. Если требуется подключение более мощного нагревателя, то ставится более мощное реле (их куча разных, на ток от 0,5 до 50А) без изменения схемы терморегулятора.

При указанных номиналах сопротивлений R3, R4 диапазон рабочих температур терморегулятора от 20 до 35С. Если номинал сопротивления R3 увеличить до 1 килоома, то диапазон температур будет от 10 до 35С.

Кстати, я этот терморегулятор применяю и в ящике для хранения картошки, который у меня на лоджии стоит. Вместо R3, R4 поставил один подстроечный резистор, сунул термодатчик в холодильник, отрегулировал порог срабатывания и всё. Нагревателем работает одна лампочка на 60 ватт. Всю зиму картошка хранится без проблем.

Цифровой термометр с регулятором температуры предназначенный для точного измерения и поддержания ее на заданном уровне в быту и технике, собранный на основе АЦП КР572ПВ2А имеет следующие характеристики:

За основу взята схема из журнала "Радио" 85/1-47. Изменена схема стабилизатора, заменена К572ПВ2А на КР572ПВ2А. Добавлена функция регулирования температуры.

АЦП КР572ПВ2А включена по стандартной схеме с блоком индикации на светодиодных матрицах АЛС324Б. Датчик включен в измерительный мост, выполненный на R1-R5. Точность и стабильнось показаний в основном зависят от тока, питающего измерительный мост. Стабилизатор тока выполнен на DA1.2 подстроечный резистор R11 позволяет изменять выходной ток, что дает возможность изменять крутизну преобразования сопротивления в в напряжение и обеспечивает установку верхней границы измеряемой температуры. Нижнюю границу устанавливают подстроечным резистором R1

Напряжение, с диагонали моста, пропорциональное температуре, усиливается дифференциальным усилителем, выполненым на ОУ DA1.1, и с его выхода подается на вход АЦП. C1, C2, C3 служат для фильтрации помех.

Образцовое напряжение для АЦП и стабилизатора тока снято с делителя напряжения на R16, R17, оно дополнительно отфильтровано конденсатором C12.

Датчик можно изготовить и самому - 619см. провода ПЭТВ диаметром 0,05см. намотать бифилярно на изолированную оправку, к одному выводу припаяв один гибкий вывод, к другому припаять два таких же. Далее залить всю обмотку эпоксидной смолой, оставив три вывода для поключения. Подключение по трехпроводной схеме позволяет скомпенсировать температурную погрешность, вносимую проводниками кабеля. Сопротивление датчика должно быть 57,52 Ом при 20 градусах Цельсия.

Безошибочно собранный термометр налаживания не требует, необходимо лишь установить границы измеряемого диапазона. Для этого вместо датчика подключают магазин сопротивлений. Выставив 41,7 Ом резистором R1 устанавливают на табло показания -50 градусов, 75,59 Ом +99,9 градусов. Операцию калибровки следует повторить дважды. При необходимости расширить диапазон до +180 градусов можно подключить к ЦАП еще один индикатор АЛС324Б.

Добавив к схеме термометра один ОУ УД1208 и один К554СА3 можно дополнить его еще одной функцией - терморегулятором.

ОУ является усилителем напряжения пропорционального температуре в 10 раз, подстроечный резистор R21 задает коэфицент усиления, R19 балансирует 0. Компаратор К554СА3 сравнивает напряжение его выхода с опорным, снимаемым с движка переменного резистора Rx. Подстроечный резистор Rx делит напряжение уставки на 10 для индикации порога срабатывания уставки. При превышении порога компаратор отключает светодиод и нагрузку. Переключатель температура - уставка коммутирует вход АЦП с выхода преобразователя температура-напряжение или напряжение пропорциональное устанавливаемой температуре.

Оптопары обеспечивают гальваническую развязку нагревателя, который включается через симистор. Автором применен ТС122-25-8, без каких-либо схемных изменений можно заменить на КУ208Г.

Настройка регулятора температуры. При показании 0 градусов на дисплее установить 0 вольт на выв. 6 УД1208 при помощи R19, при показании +30,0 градусов установить +3,0 вольт при помощи R21. Далее требуется точно настроить делитель напряжения уставки на 10 резистором R26.

Порядок работы с устройством. Переключатель температура\установка В положение "температура" - индицируется температура в месте установки датчика. В положении "установка" индицируется порог срабатывания в градусах С, при достижении которого отключится нагреватель. Точность поддержания температуры не хуже 0,05 при точной настройке трех подстроечных резисторов регулятора - R19, R21, R26.

О деталях и монтаже устройства

Резисторы применены 0,125Вт, R18,R27,R28 - 0,25Вт. Подстроечные резисторы многооборотные, СП5-2. R19,R21 размещены на корпусе уд1208 вертикально.

Чертеж печатной платы в формате pcb, утилита для ее просмотра, редактирования и распечатки находится на http://www.waldherr.com pcb.zip (~800kb)

С вопросами обращаться к автору на e-mail: fido: 2:5093/21.17

 

 

© 2002 - TopTropicals.com

Коммерческое использование материалов без нашего письменного согласия запрещено.
При использовании материалов ссылка на UKROP.info / TopTropicals.com обязательна.