Терморегулатор с „меко“ регулиране

Изходният сигнал от ШИМ-а (краче 7 на ИС 2.2) се подава към катода на управляващия светодиод, вграден в Zero Cross-триака ИС 1. При ниско ниво на този изход светодиодът светва, подавайки по този начин разрешаващ сигнал за отпушване на вътрешния светлочувствителен триак на ИС 1, а при високо – не свети, забранявайки отпушването на триака. Както споменахме в началото на тази статия, Zero Cross-триака има също вграден детектор за преминаване на синусоидалното напрежение в управляваната верига през нула. Благодарение на този детектор, отпушването на вградения светлочувствителен триак не става веднага след светването на управляващия светодиод, а само в момента на преминаване на захранването на товара през 0.
Колкото по-голяма е разликата между зададената и действителната температура, толкова за по-дълги периоди от време ще се подава ниско ниво към катода на управляващия светодиод и респективно толкова повече полувълни на захранването ще се подават към товара.
С намаляване на разликата, управляващият светодиод на Zero Cross-триака ще светва за все по-кратки интервали и към товара ще се подават все по-малък брой полупериоди на захранването.
Когато температурата в контролирания обем се изравни със зададената, светодиодът ще спре да светва и ще забрани всякакво отпушване на триака, а когато след време отново спадне под зададената – светодиодът ще започне да светва съвсем краткотрайно и триакът ще започне да се отпушва отново, пропускайки само по няколко полупериода на захранването към товара.
Сами разбирате, че този начин на регулиране наистина осигурява добра точност и гарантира много надеждно поддържане на заданието на регулатора. Колкото по-висока е честотата на генератора на трионообразно напрежение (по-ниски стойности на R8 и C2), толкова по-фино е регулирането на температурата и обратно – при по-ниска честота регулирането е по-грубо. Обикновено по-висока честота се използва тогава, когато обекта на регулиране е динамичен и температурата се изменя сравнително бързо във времето. Когато устройството се използва за поддържане на температура в затворени, термоизолирани камери, може да се използва по-ниска честота на генератора.
Готовата схема можете да тествате много лесно като включите към лустерклемата за товара обикновена 220 V електрическа крушка с произволна мощност и закрепите термодатчика върху стъкления балон. След подаване на захранване към схемата, завъртете потенциометъра за настройка докато крушката светне. Ако устройството работи нормално, след кратко време крушката ще започне да примигва, като в началото ще изгасва за съвсем кратко, а впоследствие за все по-дълго, докато накрая ще влезе в режим поддържане на температурата, при който ще светва за съвсем кратко, през определени интервали от време (в зависимост от това колко бързо се охлажда балонът на крушката от околния въздух).
Тези от вас, които разполагат с цифров уред за измерване на температура, могат да се убедят доколко точно работи устройството, като допрат датчика на измервателния уред върху стъкления балон на крушката в непосредствена близост до датчика на регулатора.
Готова за употреба печатна платка (със зелен лак и бял печат) можете да поръчате от нашия електронен магазин. Тримерпотенциометърът за настройка е монтиран върху самата платка, но в зависимост от това къде ще се монтира схемата, той може да бъде изведен и извън платката.
При управление на по-маломощни товари силовият симистор може да се използва без охлаждащ радиатор. Когато управляваният нагревател е мощен, радиаторът може да се монтира без да се сваля симисторът от платката (разположението му е съобразено с това).
Захранването и изходът към товара са изведени на лустерклеми. Не забравяйте, че схемата е изпълнена с безтрансформаторно захранване и трябва да бъде добре изолирана, особено ако устройството ще работи в среда с повишена влажност. По същите съображения е желателно тример-потенциометърът да бъде с пластмасов върток.
         ЗАБЕЛЕЖКА: Термокомпенсиращият диод D2 оказва различно влияние в зависимост от това къде е монтирана платката на регулатора (във или извън регулираният обем). В случай, че схемата не работи стабилно при избрания от вас монтаж, шунтирайте диода D2 с проводниково мостче.
При желание като термодатчик можете да използвате и друг елемент – терморезистор, варистор и др. (Схемата е проектирана така, че линейността на датчика не е от съществено значение. На практика с потенциометъра за настройка, регулатора се балансира при желаната температура.)
          Ако вашият терморегулатор трябва да поддържа температура в много тесни граници (например от 36 до 38°С), можете да намалите стойността на регулиращият тример до 2.2 k. При това, на по-голям ъгъл на завъртане на тримера ще отговаря по-малка промяна в зададената температура и съответно ще можете да постигнете по-прецизно задаване на желаната температура.
Когато се налага да поддържате по-висока температура, схемата може да се пригоди и за използване на термодвойка в качеството на температурен датчик. При този случай можете да използвате четвъртият (свободен) операционен усилвател на TL084 за да усилите допълнително сигнала от термодвойката, преди да го подадете към компаратора.
И още нещо. Когато държите да получите максимална точност на регулиране, не забравяйте, че описаната тук схема въздейства върху нагревателя почти едновременно с промяната на регулираната температура и в този смисъл, ако обема в който поддържате температура не е добре изолиран от околната среда или е подложен на резки външни въздействия, схемата ще работи със силни пререгулирания. За да избегнете това осигурете необходимата топлинна изолация, а също така се постарайте температурният датчик да е поставен на място, в което измерваната температура не се различава от тази в по-голямата част от обема.
Ако желаете, чрез нашия електронен магазин можете да получите и пълен комплект елементи за схемата, а в случай че нямате възможност сами да изработите устройството, можете да заявите готова тествана платка на регулатора.
За бърза препратка към съответния раздел на електронния магазин можете да използвате бутоните в горната част на тази страница.