Простий термостабілізатор 2 варіант

В побуті та на виробництві досить часто виникає потреба підтримувати постійну температуру в приміщенні, у посуді з рідиною тощо. Відомо багато електронних пристроїв для автоматичного підтримання температури. Деякі з них складні у виготовленні і містять дефіцитні елементи, інші не мають гальванічної розв'язки з живильною мережею і тому небезпечні для експлуатації.

Пропонований варіант терморегулятора забезпечує підтримання з точністю ±0,5°С температури, встановлюваної в межах від 10 до 50 °С. Потужність нагрівача, підключеного до терморегулятора, не повинна перевищувати 2 кВт. Основна перевага пристрою - простота у виготовленні та доступність елементної бази.

Принципова електрична схема терморегулятора зображена на рис.1. Пристрій являє собою сукупність чотирьох функціональних вузлів: тригера Шмітта, мультивібратора, трансформатора та тиристорного ключа.

Триггер Шмітта слідкує за опором терморезистора RK1 - датчика температури. Коли опір терморезистора, зменшуючись, переходить нижній поріг, триггер Шмітта перемикається і своїм вихідним сигналом затримує мультивібратор. У результаті цього тиристорний ключ не пропускає струм через обігрівач. При збільшенні опору терморезистора понад певний верхній поріг триггер Шмітта знову перемикається в попереднє положення і дозволяє працювати мультивібратору, імпульси якого відкривають тиристорний ключ. У результаті цього через нагрівач протікає електричний струм. Цей процес повторюється з частотою, яка залежить від потужності обігрівача, різниці між значеннями встановленої температури об'єкта та температури навколишнього середовища, теплової інерції об'єкта та ширини петлі гистерезису триггера Шмітта.

Триггер Шмітта зібраний на транзисторах VT1, VT2. В емісійний контур цих транзисторів включені два діоди VD4, VD5. Завдяки їх нелінійності вдалося звузити петлю гистерезису триггера і підвищити точність підтримання температури. Резистором R2 встановлюють межі регулювання температури, а резистором R1 - конкретне значення температури в цих межах. Зв'язок між транзисторами VT2 і VT4 безпосередня, тому, якщо перший з них відкритий, то другий закритий, і навпаки.

Рис. 1

Частоту генерації (близько 20 кГц) мультивібратора, зібраного на транзисторах VT3, VT4, визначають номінали резисторів R6, R10, конденсатори С4, С6. Значення частоти вибрано, виходячи з умови надійного відкриття тиристора, для чого необхідний імпульс на керуючому електроді тривалістю не менше 10 мкс.

Мультивібратор затримується, коли відкритий транзистор VT2.

Імпульсний трансформатор Т1 забезпечує гальванічну розв'язку комутованої ланцюга і пристрою керування, що відповідає вимогам електробезпеки при експлуатації термостата. Первинна обмотка трансформатора підключена до колектора транзисторів VT3, VT4 через роздільний конденсатор С5, що виключає зв'язок між ними і трансформатором по постійному струму. Такий спосіб живлення первинної обмотки трансформатора забезпечує проходження струму в двох напрямках, що підвищує ККД трансформації.

Обмотки 1-2, 3-4 трансформатора підключені до керуючих переходів тиристорів через діоди VD1, VD2. Це забезпечує вирівнювання навантаження в кожній півхвилі керуючого імпульсу і відсікає негативну напругу на керуючих електродах тиристорів. Взаємно-паралельне включення тиристорів дозволяє пропускати як позитивні, так і негативні півхвилі мережевої напруги через нагрівач без застосування випрямного мосту, на якому безглуздо виділяється значна потужність.

Світлодіод HL1 індикує включення нагрівача.
У пристрої використані резистори СП1 (R1, R2), ОМЛТ (R7, R8, R9, R12) та МЛТ (інші). Конденсатори КМ (С2-С6) та K52-1 (С1). Транзистори VT1, VT2-KT315, а VT3, VT4 - КТ603, КТ608 з будь-якою буквою. Замість зазначених на схемі діодів можна використовувати КД104А (VD4, VD5) та КД510А (VD1, VD2).
Якщо потужність нагрівача перевищує 200 Вт, то тиристори необхідно встановлювати на теплоотводи. При потужності, що не перевищує 300 Вт, замість КУ202Н можна використовувати тиристори КУ201Н.
Трансформатор Т1 намотаний на кільці розмірами 18х12х4 мм, з фериту 2000НМ. Усі три обмотки однакові і містять по 50 витків дроту ПЕШО 0,17. При виготовленні трансформатора потрібно вжити заходів до того, щоб він витримував напругу між обмотками не менше 600 В.
Струм, споживаний терморегулятором, не перевищує 250 мА при напрузі живлення 8...12 В.

Перед увімкненням терморегулятора в мережу необхідно встановити резистор R2 у середнє положення. Якщо цей резистор буде вирішено винести на передню панель, то послідовно з ним необхідно включити обмежувальний резистор опором 300.. .510 Ом.

Правильно зібраний терморегулятор починає працювати відразу. Лише в окремих випадках потрібен підбір резистора R3.

м. Харків, Радіо №7, 1991 р., с.32