家用电器中的温度稳定剂。方案、说明

家用电器中的温度稳定剂。无线电电子电气工程百科全书

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发表的文章致力于实现旨在维持各种家用设备所需温度的电子机器的选择和实践。作者的建议可能对许多无线电爱好者 - 设计师有用。

家庭使用的设备中温度稳定剂的范围相当广泛。例如，蔬菜储藏室、水族馆、小型孵化器、蜜蜂热处理室、温室等等。有大量文献致力于各种用途的热稳定剂的设计及其工作的描述。尽管如此，在我看来，这个主题仍然具有相关性，特别是对于那些决定自己构建此类设备的人来说。考虑到与获取多个零件相关的某些困难以及稳定器的各种操作条件，我想在描述具体设计之前先讨论一些一般性问题。

首先，在开始设计热稳定器时，有必要确定在给定体积内提供所需温度的加热器的功率。这是一项单独的、有时很复杂的任务，需要进行热工程计算。对于近似计算，您可以使用简单的公式。因此，例如，为了防止蔬菜店中的产品在室外温度高达 -30°C 的情况下，放置在由 20 毫米厚的木板或刨花板制成、泡沫层厚度为 25 ... 30 毫米的盒子中，所需的加热器功率应为，如[1]中所示：P = V2/3，其中P是加热器功率，以瓦特表示； V 是盒子的内部容积，以升为单位。

对于覆有玻璃或聚乙烯的凉廊、框架温室，所需加热器的总功率由以下公式确定[2]：

P \u1,23d XNUMX Sp Kt (锡 - tnap),

其中 P——加热器功率，单位为瓦； Sp是冷却表面（墙壁、地板、天花板）的总面积，单位为m2； Kt——传热系数，单位为W/m2°С； tin 和tout 分别是内部和外部温度（以度为单位）。 Kt系数的值可以从Kt = 3,3（对于双层玻璃）到Kt = 7,5（对于单层聚乙烯薄膜）。

任何温度稳定器都包括敏感元件——温度传感器和传感器信号放大器；信号比较器或比较器；执行致动装置功能的电子钥匙；电源和加热元件。

作为温度传感器，通常使用 KMT、MMT、ST 系列热敏电阻，其电阻温度系数 (TCS) 为负 - 2 ... 7%/deg。 - 并根据温度而变化，热敏电阻阻值的容差为 10 ... 30%。在业余热稳定器中，由于 TCR 大，最常使用热敏电阻。然而，它们显着的非线性和大的公差需要单独调整设计的热稳定器、刻度刻度，使得在维修时难以更换。

例如，[3, 4] 中描述了对精度要求更高的带有半导体热敏电阻的电桥参数的计算。

最好的计量特性是 TSM 系列温度传感器 - 铜。它们的TCR为正值，但仅为0,3%/deg.==1/293°，并且在较宽的温度范围内保证了特性的线性度。它们属于高精度等级 (0,1 ... 0,5%) 的设备，甚至可以在恶劣的环境中工作。 TCM的缺点是长度较大（约300毫米）且成本较高。

家用电器中的温度稳定器

不太为人所知的温度传感器是硅二极管，其负转换系数为 2 mV/deg。 [5, 6]。几乎所有低功率硅二极管都将提供线性温度到电压转换。

这里列出的任何热转换器通常都包含在电阻桥的一个臂中，其电源是稳定的。电桥的输出信号被馈送到比较器的输入，或者在必要时进行预放大。要比较信号，最方便的是使用比较器，它是具有正反馈的运算放大器（op-amp）。比较功能可以由K140、K553系列的任何运算放大器或专门设计的K554系列比较器来执行。最优选的比较器是K554SAZ，它提供高达50 mA的输出电流，使您可以直接打开执行器的电磁继电器，而无需额外的放大器。

选择一种或另一种类型的继电器由两个因素决定——工作电流值及其开关触点的允许电压和电流。在 220 V 电源电压下，继电器触点必须可靠地切换加热器电流。最常见的低功率继电器是 RES8、REN18 [7]。 REN20 和 MKU-48 继电器（护照 4.509.146）的绕组设计为直接在 220 V 交流电压下工作，允许接触电流为 5 A，这实际上允许它们在大多数情况下使用。通过并联两组触点，这些继电器可提供总功率高达 2,2 kW 的加热器。除了电磁继电器之外，包括加热器的致动器的元件可以是三极管或三端双向可控硅开关元件。

这些设备可以将加热器电流切换到高达 80 A。由于没有触点，因此更适合使用。确实，热稳定器本身的设计比执行链路中的电磁继电器更复杂。

通常，热稳定器电源是一个将电源电压降低至 13 ... 16 V 的变压器，带有一个或两个整流器和最简单的整流稳压器。网络变压器的功率通常不超过10…15瓦。您可以使用带有所需次级绕组组的 TPP 系列统一变压器 [8]。

作为热源，特别是从用电安全方面考虑，最好采用管状电加热器——加热元件；当然，适合电源电压的传统白炽灯。

如今，有许多用于构建热稳定器的电路解决方案，其中列出的元件以各种组合方式组合在一起。对于选择设计的温度稳定剂的指导，您可以使用此处建议的表格，该表格显示了早期在 Radio 上发表的一些热稳定剂的主要技术数据。

同时，我建议重复一种广泛使用的热稳定器（图1），其中硅二极管或铜电阻器用作温度传感器。该版本电子机器的另一个区别是其中没有晶体管，并且有用于测量温度的微安计。

（点击放大）

与表中列出的大多数热稳定器一样，它由四个节点组成：敏感元件、比较器、执行器和电源单元。温度传感器（其功能由二极管 VD1 执行）包含在测量电桥中，电阻器 R1 - R4 位于其其他三个臂中。来自电桥输出的信号（通过电阻器 R5 和 R6）提供给由负反馈（电路 R1R8）覆盖的运算放大器 DA9 的两个输入，并从其输出提供给比较器 DA2 的反相输入。封闭空间中所需的温度由配备适当刻度的可变电阻器 R12 设定。

执行器的功能由电磁继电器K1执行。根据比较器的输出信号启动，继电器的触点 K1.1 点亮 HL1 LED，表示加热已打开，触点 K1.2 - 加热器 (Rn)。

电源由变压器T1、整流桥VD6、平滑滤波器C5R17、C6R18组成。齐纳二极管 VD4 和 VD5 为器件的微电路提供 ±10 V 的双极性电压。

为了直观地控制加热体积中的空气温度，在设备中引入了微安计 RA1，用于 100 μA (M4248) 针完全偏转的电流，其刻度以度为单位进行校准。如果设备的电子部分位于加热体积之外，则二极管传感器 (VD1) 通过屏蔽线连接到电阻桥。

当如图所示。 1 微芯片、电阻值和其他细节，该设备提供 0...20°С 范围内的温度稳定性。为了将温度稳定在+36 ... +45°C 范围内，例如对于培养箱来说，电阻器R13 的标称电阻应为2 kOhm。

热稳定器中使用的所有固定电阻均为 MLT，变量为 SP5-2（R4、R9 和 R14）、PPZ-40 或 PPB（R12）。电容器C3 - C6 - 氧化物K50-6、K50-16或K50-29，其余 - KM-5或KM-6。我们将用具有任何字母索引的 KTs407 组件替换 KTs402A 二极管电桥。齐纳二极管 VD2 - 用于 8 ... 8,5 V 的稳定电压，VD4 和 VD5 - 用于 9,5 ... 10,5 V 的稳定电压。

继电器 K1 - REN18（护照 РХ4.564.509）或 MKU-48（护照 4.500.232）。

温度传感器 VD1 - 任何硅。然而，更好的是，在金属外壳中，例如具有任何字母索引的 D207 或 D226 系列，因为此类二极管具有较小的热惯性。

电源的市电变压器T1的功率约为5瓦。其次级绕组必须在负载电流为 2 ... 12 mA 时提供 80x100 V 的交流电压。

热稳定器安装在尺寸为 170x90x60 mm 的外壳中。其大部分部件都放置在尺寸为 100x85 毫米的印刷电路板上（图 2），由单面箔玻璃纤维制成。变压器T1和继电器K1分开安装，微安表RA1、可变电阻R12和发光二极管HL1和HL2放置在外壳的前面板上。

家用电器中的温度稳定器

最好按以下顺序设置设备。将VD1二极管放置在温度对应于控制下限（0℃）的环境中，并用电阻R4平衡电桥。在这种情况下，微安表的读数应为零。然后将二极管的温度提高到最大值（20℃）和电阻R9，以实现微安表指针的最大偏差达到100μA。

接下来，您需要调整比较器DA2的操作。为此，根据图示将电阻器R12的引擎设置到最高位置，并将VD1二极管加热到最高温度（20℃）。微调电阻R14用于将比较器切换到另一种状态，操作继电器K1并点亮HL2 LED。在这种情况下，电阻器 R12 刻度上的分度将对应于 20°C 的温度。然后，在不改变电阻R14阻值的情况下，多点校准电阻R12的刻度，实现比较器在传感二极管VD1不同温度下的工作。

如果使用铜热敏电阻作为温度传感器，其 TKE 为正，则将其包含在测量电桥中代替电阻器 R3 和 R4，并用这些电阻器代替二极管 VD1。调整温度范围下限和上限的程序保持相同。

如果温度稳定器的电子部分在加热体积之外，则应安装VD2稳压二极管进行热补偿，例如D818或KS191系列，以提高装置的精度。

文学

Baranov N. 一种简单的热稳定剂。 - 广播，1988 年，第 8 期，第 29 页。 30、XNUMX。
Kisloye VV 为子公司和个人农场提供温室设备。 - M.：Energoatomizdat，1992，p。 96.
Tkachev F. 热敏电桥的计算。 - 广播，1995 年，第 8 期，第 46 页。 XNUMX.
Aleshin P. 热敏电阻桥的线性化。 - 广播，1997 年，第 11 期，p。 59.
Tsibin V. 数字温度计。 - 广播，1996 年，第 10 期，p。 41.
Biryukov S. 一个简单的数字温度计。 - 广播，1997 年，第 1 期，p。 40-42。
Iglovsky I. G.，Vladimirov G.V. 低电流继电器。 - M.：KUBK-a，1996。
Shulgin G. 统一变压器。 - 广播，1982 年，第 1 期，p。 59、60。
Gabov S. 家庭“蔬菜店”中的温度稳定器。 - 广播，1993 年，第 9 期，第 28 页29、XNUMX。
Merzlikin A.，Pakhomov Yu。强大的热稳定剂。 - 广播，1988 年，第 2 期。 52.53。
Mayatsky Yu. 一种简单的热稳定剂。 - 广播，1991 年，第 7 期，p。 32 - 34。
Tsygikalo G. 高精度热稳定剂。 - 广播，1993 年，第 4 期，p。 35 - 37。

作者：Yu.Andreev，圣彼得堡

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