Автоматика всегда поможет
ИЮЛЬ
БЫТОВАЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА
м
славов
э л е к т р о н н ы й
т е р м о р е г у л я т о р
Предлагаемая схема терморегулято-
ра отличается оригинальным схемотех-
ническим решением от публикуемых в
литературе. Как правило, в типовых элек-
тронных терморегуляторах применяется
двухпозиционный регулятор, благодаря
которому обеспечивается высокое каче-
ство работы. Так, например, сделать ус-
тройство, которое будет поддерживать
заданную температуру с максимальным
отклонением ±0,1 °С нетрудно, используя
данный принцип. Однако данное устрой-
ство будет прекрасно работать при от-
сутствии резких колебаний температуры
окружающей среды или другого возму-
щающего фактора. Реальные условия
работы предъявляют достаточно строгие
требования к характеристикам терморе-
гулятора. Переходные процессы при двух-
позиционном регулировании превышают
заданную точность устройства (±0,1 °С).
Существуют следующие законы ре-
гулирования: пропорциональный (П), ин-
тегральный (И), дифференциальный (Д)
или их комбинация - ПИ, ПД, ПИД (ИД
или Д не применяются). Выбор закона ре-
гулирования зависит от конкретного ре-
гулируемого объекта. Следует отметить,
что ПИ регулятор часто используется в
составе высококачественных систем тер-
морегулирования.
На
рис. 1
приведена принципиаль-
ная электрическая схема терморегуля-
тора, в котором используется пропорци-
онально-интегральный (ПИ) закон регу-
лирования (ПИ регулятор). Радиолюби-
тели, имеющие некоторый опыт в само-
стоятельном проектировании и изготов-
лении электронных устройств, могут ис-
пользовать данное схемотехническое
решение для построения устройств уп-
равления и (или) преобразования любых
физических величин. Приведенный ме-
тод получения пропорционально-интег-
рального закона регулирования сравни-
тельно простой, но при этом качество
работы получается не такое высокое как
у фирменного регулятора.
В принципиальной схеме
(рис. 1)
можно выделить несколько функцио-
нальных блоков. На терморезисторе П2,
включенном по мостовой схеме, собран
датчик температуры. ИМС ОА2.1 - мас-
штабный усилитель сигнала ошибки. С
помощью потенциометра И19 выставля-
ется заданная температура. Сигналы, ха-
рактеризующие заданную температуру и
температуру датчика, суммируются и по-
ступают на вход ИМС ОА2.2, которая
вместе с элементами И22, С2, Р17 и П21
образует ПИ регулятор. На ИМС ОА2.3
выполнен классический интегратор, ра-
ботой которого управляет компаратор
DA4, синхронизируемый частотой 50 Гц
от понижающего трансформатора. Сиг-
налы с выхода DA2.2 и DA2.3 поступают
на входы компаратора DA3, который че-
рез развязывающий оптрон DA5, тран-
зисторы VT2 и VT3 включают симистор
VS1. Увеличение фазового угла сигнала
отпирания симистора увеличивает эф-
фективную мощность, рассеиваемую на-
грузкой. Изменение фазового угла про-
исходит по ПИ закону. В данном случае
не является существенным тот факт, что
линейная зависимость между фазовым
углом и мощностью отсутствует.
Работу схемы поясняют графики,
приведенные на
рис. 2.
Величина
ииш
характеризует напряжение на выходе
ИМС DA2.1, соответствующее измерен-
ной температуре, а
иш -
напряжение,
определяемое резистором R19. При
UIIJM> и ш
мощность в нагрузке (нагре-
вательном элементе) снижается, а при
UlljM<
6 11;- возрастает. Величину энер-
гии можно определить из заштрихован-
ной площади
(рис. 2).
Правильная настройка схемы опре-
деляет качество ее работы в дальней-
шем. Сначала необходимо определить
диапазон рабочей температуры. При ис-
пользовании прибора в инкубаторе он со-
ставляет 35.
..45°С. При этом напряжение
на входе DA2.1 должно изменяться в пре-
делах 0.
..1 В. При подключенном нагре-
вательном элементе с помощью потен-
циометра R3 выставляют 0 В на выводе
1 DA2.1. Температура окружающей сре-
ды при этом должна составлять 35°С. За-
тем подбором сопротивления резистора
R13 (или с помощью потенциометра, вре-
менно установленного на его место) вы-
ставляют на выходе 1 DA2.1 напряжение
1 В. Проверив температуру в месте ус-
тановки нагревательного элемента R
h
(она должна составлять около 37,8°С), в
случае необходимости, осуществляют ее
корректировку с помощью резистора ИЗ.
Напряжение, получаемое с делителя
И18, Р19 должно изменяться в пределах
0...1 В. Резистором Р19 задается темпе-
ратура, поддерживаемая регулятором в
месте установки. При необходимости пе-
ременный резистор И19 устанавливает-
ся на передней панели корпуса прибо-
ра. В этом случае вокруг ручки резисто-
ра удобно нанести шкалу в °С. Темпера-
турный диапазон устройства может быть
и другим, однако при его значительном
расширении уменьшается точность из-
мерения, а также возрастает влияние не-
линейности термистора на качество ба-
лансировки моста. При этом существен-
но усложняется настройка прибора.
Следующим этапом по наладке тер-
морегулятора является настройка интег-
ратора на ИМС ОА2.3. С помощью пере-
менного резистора И11 осуществляют
балансировку интегратора так, чтобы при
0 В на движке резистора Р5 на выводе
ОА2.3 также был уровень 0 В. Резисто-
ром Р5 выставляют напряжение, при ко-
тором ИМС ОА2.3 входила бы в насы-
щение за один полу период переменного
напряжения частотой 50 Гц (частота сети
переменного тока). Проверяют синхрон-
ную работу компаратора ОА4. В случае
необходимости, резистор
?{27
соединя-
ют с противоположным выводом обмот-
ки сетевого трансформатора Т2.
На этом завершена настройка пара-
метров ПИ регулятора.
Номиналы элементов С2 и
?{22
со-
ответствуют обогреваемому объему,
примерно 50 л. При измерении рабо-
чего объема установки следует заново
откорректировать параметры всего ус-
тройства.
Прим, редакции:
диоды 2Д5606
можно заменить на ИД522; диодные мо-
стики 1РМ4 - на любой диодный мост с
допустимым прямым током более 0,5 А;
транзистор 2Т3606 - на КТ3117, 2Т6551
РЛ
7/2002
предыдущая страница 7 Радиолюбитель 2002-07 читать онлайн следующая страница 9 Радиолюбитель 2002-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст