Thể loại: Bài viết nổi bật » Điện tử thực hành
Số lượt xem: 79375
Bình luận về bài viết: 6
Bình giữ nhiệt điện tử cho máy làm mát dầu
Một bài viết về cách thay thế một bộ điều chỉnh nhiệt độ cơ học của bộ tản nhiệt làm nóng dầu.
Rất thường xuyên trong cuộc sống hàng ngày, bạn phải sử dụng bộ tản nhiệt dầu để sưởi ấm. Theo quy định, những ngày như vậy đến vào mùa thu, khi bên ngoài trời khá lạnh và các tiện ích công cộng không vội vàng bật hệ thống sưởi trung tâm trong các căn hộ. Những bộ tản nhiệt này không đốt cháy oxy không khí, không giống như các loại thiết bị điện sưởi ấm khác.
Nhiệt độ sưởi ấm cho các bộ tản nhiệt như vậy được thiết lập bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh cơ điện, cơ sở của nó là một tấm lưỡng kim - nó điều khiển hoạt động của tiếp xúc cơ học. Tiếp điểm này sẽ tắt lò sưởi khi đạt đến nhiệt độ cài đặt.
Khi một bộ điều chỉnh như vậy trở nên không sử dụng được, nó không thể được sửa chữa trong gần một trăm phần trăm các trường hợp. Không thể sử dụng bộ tản nhiệt mà không có bộ điều khiển nhiệt độ: hoặc bạn cần bật thủ công theo định kỳ - tắt hoặc ngồi và chờ đợi đám cháy xảy ra. Bộ điều khiển nhiệt độ bán dẫn được mô tả trong bài viết này sẽ giúp thoát khỏi tình trạng này.
Cảm biến nhiệt độ bán dẫn
Một tính năng đặc biệt của bộ điều khiển này là nó không yêu cầu hiệu chuẩn nhiệt độ, vì nó sử dụng cảm biến LM335AZ, đã được hiệu chỉnh bởi nhà sản xuất.
Có một số loại cảm biến nhiệt độ hiệu chuẩn, ví dụ DS1621, DS1820 và một số loại khác. Các cảm biến này cung cấp số đọc nhiệt độ ở dạng kỹ thuật số, do đó, kết quả đo chỉ có sẵn thiết bị vi điều khiểncó yêu cầu lập trình.
Cảm biến nhiệt độ analog LM335AZ
Cảm biến LM335AZ cung cấp kết quả đo trong dạng tương tự (điện áp), không yêu cầu sử dụng vi điều khiển và chương trình viết. Nó là đủ để lắp ráp một mạch đơn giản và thiết bị sẽ hoạt động như dự định. Sơ đồ của bộ điều khiển nhiệt độ được mô tả được hiển thị trong Hình 1.
Hình 1. Bộ điều nhiệt cho bộ làm mát dầu.
Theo nguyên lý hoạt động, LM335AZ là một trong những giống của diode zener điều khiển bán dẫn, điện áp ổn định phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Đặc tính này được chuẩn hóa nghiêm ngặt và lên tới 10 mV / ° C. Trong trường hợp này, hệ số nhiệt độ của điện áp (TKN) là dương, nghĩa là, với sự tăng nhiệt độ theo từng độ, điện áp ở đầu ra của cảm biến như vậy tăng thêm 10 mV.
Nhà sản xuất đảm bảo rằng khi nhiệt độ thay đổi trong phạm vi -40 ... + 100 ° C, đặc tính của cảm biến là tuyến tính và sai số không quá ± 1 ° C. Độ chính xác như vậy là khá đủ để kiểm soát nhiệt độ của lò sưởi. Cần lưu ý riêng rằng các tham số như vậy sẽ đạt được ở dòng điện thông qua diode zener ở mức 0,45 ... 5,0 mA.
Cảm biến LM335AZ được hiệu chỉnh theo thang nhiệt độ Kelvin. Để chuyển nhiệt độ từ độ C quen thuộc với tất cả chúng ta, chúng ta sẽ phải sử dụng công thức sau: t ° K = 273 + t ° C. Với hệ số nhiệt độ đã nói ở trên của cảm biến 10 mV / ° C, điện áp tính bằng millivolts ở đầu ra của nó sẽ cao hơn mười lần so với số đọc theo độ.
Một ví dụ đơn giản: nếu trong phòng của chúng tôi, nhiệt kế treo tường hiển thị 25 độ, thì điện áp ở đầu ra của cảm biến LM335AZ sẽ là (273 + 25) * 10 = 2980 mV hoặc 2,98 V. Thật dễ dàng để tính toán rằng nếu bộ làm mát dầu được làm nóng đến 70 ° C điện áp ở đầu ra của cảm biến LM335AZ sẽ là (273 + 70) * 10 = 3430 mV hoặc 3.43 V. Hóa ra để tạo ra một bộ điều chỉnh nhiệt, bạn chỉ cần đo điện áp ở đầu ra của cảm biến và so sánh với điện áp tham chiếu, đặt nhiệt độ làm nóng.
Sau khi xem xét chi tiết về cảm biến, chúng ta có thể tiến hành mô tả sơ đồ mạch của bộ điều nhiệt, trong đó có một số lượng nhỏ các bộ phận, rất đơn giản để sản xuất và hầu như không cần điều chỉnh.
Cung cấp năng lượng nhiệt
Nguồn cung cấp cho bộ điều khiển nhiệt độ được lắp ráp theo sơ đồ nổi tiếng với một tụ điện dập tắt. Trong sơ đồ, đây là C1. Song song, một điện trở R1 được lắp đặt qua đó tụ điện bên trên sẽ được xả ra sau khi ngắt kết nối thiết bị khỏi mạng.
Trên hết, sự phóng điện này là cần thiết khi thiết lập và sản xuất một bộ điều chỉnh nhiệt độ, - bạn phải đồng ý rằng việc nhận các cú sốc điện là không dễ chịu, nắm chặt một tụ điện được sạc với điện áp lưới điện để quên.
Điện trở R2 làm giảm dòng vào khi kết nối với mạng và trong các tình huống khẩn cấp hoạt động như một cầu chì. Công suất của nó phải là ít nhất 1 watt. Ở công suất thấp hơn, điện trở này bị cháy do sự phá hủy của lớp điện trở ngay cả với một thiết bị đầy đủ chức năng.
Điện áp được điều chỉnh bởi cây cầu với sự trợ giúp của diode Zener VD2 bị giới hạn ở mức 12 V và tụ điện C4 làm phẳng các gợn sóng của nó. Tụ C6 được thiết kế để làm dịu xung và nhiễu tần số cao đến từ mạng. Điện áp 12 V được sử dụng để cấp nguồn cho chip - bộ so sánh, đèn LED chỉ thị HL1, HL2 và LED optacpler U1.
Giai đoạn ổn định thứ hai được thực hiện trên bộ ổn định tích hợp 78L05, có điện áp đầu ra +5 V. Điện áp này được sử dụng để cấp nguồn cho cảm biến nhiệt độ và thu được điện áp tham chiếu ở đầu vào của bộ so sánh. Độ ổn định của toàn bộ thiết bị phụ thuộc vào độ ổn định của điện áp này.
Cảm biến nhiệt độ VK1 nhận năng lượng từ bộ ổn định DA2 thông qua điện trở R3. Điện áp từ cảm biến thông qua bộ lọc khử nhiễu R4, C2, R5 được cung cấp cho đầu vào không đảo 3 của bộ so sánh (bộ so sánh) DA1.1.
Một điện áp tham chiếu cũng được cung cấp cho đầu vào đảo ngược 2 của bộ so sánh thông qua bộ lọc triệt nhiễu R14, C3, R6, đặt nhiệt độ gia nhiệt.
Việc thiết lập thiết bị được giảm xuống để đặt điện áp mà cảm biến sẽ xuất ra ở nhiệt độ cài đặt tối đa bằng cách sử dụng điện trở tông đơ R15 trên mạch đầu ra bên trái của điện trở R17. Nếu bạn giới hạn nhiệt độ ở 70 ° C, thì trên thang Kelvin, điều này tương ứng với 343 ° K, do đó điện áp cảm biến sẽ là 3, 43 V. Ở nhiệt độ, ví dụ, 80 ° C, 3,53 V.
Đổi lại, điện áp theo đầu dưới của phạm vi phải được đặt ở phía bên phải theo mạch đầu ra của điện trở R17. Cài đặt này được thực hiện bằng cách chọn điện trở R18. Điện trở R17 cũng có thể nằm dưới tay của mệnh giá sai, như được chỉ ra trong sơ đồ. Xem xét rằng ở 0 ° C (tương ứng với 273 ° K), điện áp của cảm biến là 2,73 V ở đầu ra của cảm biến, bạn có thể sử dụng tỷ lệ R17 / (3,43 - 2,73) = R18 / 2 để tính gần đúng các giá trị của các điện trở này. 73, từ đó dễ dàng tính toán điện trở của bất kỳ điện trở nào.
Nguyên lý hoạt động của mạch
Bây giờ một vài từ về cách hoạt động của mạch. Điện áp từ cảm biến nhiệt độ được cung cấp cho đầu vào không đảo của bộ so sánh 3. Điện áp từ động cơ điện trở R17 được cung cấp cho đầu vào đảo ngược 2. Trong khi điện áp ở đầu vào không đảo ngược cao hơn ở đầu vào đảo ngược, bóng bán dẫn đầu ra của bộ so sánh mở, do đó đèn LED của bộ ghép quang ba U1 được chiếu sáng. Để biểu thị trạng thái mở của bộ ghép quang, đèn LED đỏ HL1 được sử dụng. Lần lượt cũng mở triac VS1 và lò sưởi được kết nối.
Khi bộ tản nhiệt nóng lên, điện áp ở đầu ra của cảm biến VK1 tăng lên. Ngay khi điện áp này vượt quá điện áp ở đầu vào đảo ngược, bóng bán dẫn đầu ra của bộ so sánh sẽ đóng lại và đèn LED của bộ ghép quang tắt - tải sẽ tắt.
Sau khi bộ tản nhiệt nguội đi phần nào, chu trình làm nóng sẽ được lặp lại một lần nữa.Bộ tản nhiệt nguội đi bao nhiêu do độ rộng của vòng trễ của bộ so sánh, phụ thuộc vào điện trở của điện trở R7. Tụ điện C5 ngăn không cho bộ so sánh bị kích thích ở tần số cao.
LM2903N chứa hai bộ so sánh. Do đó, có thể lắp ráp một chỉ báo trên bộ so sánh thứ hai, chỉ ra rằng hệ thống sưởi đã hoàn thành và có điện áp trong mạng. Đèn báo này được lắp ráp trên DA1.2 và đèn LED xanh HL1, đèn này sẽ sáng lên khi tắt máy sưởi.
Một vài lời về các chi tiết. Các điện trở R9, R12 được thiết kế để cung cấp các chế độ hoạt động của quang điện tử quang điện tử và chuỗi R8, C9 được thiết kế để triệt tiêu điện áp tăng trên triac VS1. Triac nhập khẩu được hiển thị trong sơ đồ có thể được thay thế thành công bằng TS 112-16 hoặc TS 125-22 trong nước. Với những triac như vậy, có thể chuyển đổi tải lên tới 2,5 kW. Để cài đặt chúng, bạn sẽ cần một bộ tản nhiệt nhỏ, từ đó triac nên được cách ly với các miếng đệm mica hoặc gốm.
Thiết kế của bộ điều chỉnh là tùy ý: nếu thiết kế của bộ làm mát dầu cho phép, thì nó có thể được lắp đặt bên trong. Bạn cũng có thể chế tạo một bộ điều nhiệt dưới dạng một đơn vị riêng biệt. Trong trường hợp này, tất nhiên, bạn sẽ cần phải đặt nó trong một số loại bao vây. Đèn LED HL1, HL2 và tay cầm của biến trở R17 nên được hiển thị ở bên ngoài vỏ, bạn có thể điều chỉnh nhiệt độ sưởi ở một mức độ nào đó. Đèn LED HL1, HL2 có thể thuộc bất kỳ loại nào, trong khi HL1 có màu xanh lá cây và HL2 có màu đỏ.
Thiết bị được chế tạo trên một bảng mạch in, một phiên bản có thể được hiển thị trong Hình 2.
Hình 2. Bảng mạch nhiệt.
Các loại phụ tùng sau đây được sử dụng để lắp đặt trên bo mạch: tụ điện oxit trong nước K50-35 hoặc nhập khẩu, tụ điện phim C1 và C9 loại K73-17, các tụ gốm cỡ nhỏ còn lại. Các tụ oxit phải có nhiệt độ cho phép ít nhất là +105 ° C, được chỉ định trong trường hợp tụ điện.
Cố định điện trở loại MLT 0.125 hoặc nhập khẩu. Điện trở tông đơ loại R1, loại quay số hoặc một vòng quay khác - với sự trợ giúp của nó, giới hạn trên của hệ thống sưởi sẽ được đặt chính xác hơn.
Biến trở R17 loại dây PPB-3V. Mục đích của nó là để thiết lập nhiệt độ sưởi ấm. Tốt nhất là lắp đặt điện trở này thay cho bộ điều chỉnh cơ điện cũ.
Cảm biến nhiệt độ LM335AZ, nếu thiết kế của bộ tản nhiệt cho phép, nên được lắp đặt ở nơi đã lắp đặt cảm biến điện cơ trước đó. Trong trường hợp này, cảm biến cũ, tất nhiên, sẽ phải được gỡ bỏ. Việc kết nối cảm biến với bảng mạch in được thực hiện tốt nhất với một cặp dây xoắn. Điều này sẽ làm giảm đáng kể ảnh hưởng của nhiễu đối với hoạt động của toàn bộ thiết bị.
Khi bộ điều chỉnh được thiết kế như một bộ phận riêng biệt, đèn LED HL1, HL2 được lắp đặt trực tiếp trên bảng. Và nếu bảng có thể được ẩn bên trong lò sưởi, sau đó để cài đặt đèn LED, bạn sẽ cần khoan lỗ trên thân máy sưởi. Các đèn LED trong trường hợp này nên được đặt trên một tấm vật liệu cách điện, ví dụ, sợi thủy tinh hoặc getinaks.
Cài đặt thiết bị rất dễ dàng. Trước hết, bạn nên kiểm tra việc cài đặt để tuân thủ sơ đồ và không có lỗi ở dạng đường dẫn mạch trên bảng hoặc sự cố của chúng. Sau đó, đảm bảo rằng có điện áp +12 V tại diode Zener VD1 và điện áp +5 V ở đầu ra của bộ ổn định DA2.
Sau khi kiểm tra, sử dụng điện trở cắt R15 để đặt điện áp 3,43 V trên mạch đầu ra bên trái của biến trở R17. Bạn có thể xác minh hoạt động chính xác của bộ điều chỉnh bằng cách xoay điện trở R17. Trong trường hợp này, bạn nên chú ý đến các đèn LED.
Tất cả các phép đo phải được thực hiện liên quan đến cực âm của tụ điện C4 sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật sốví dụ: nhập DT838 hoặc tương tự.
Đừng quên rằng thiết kế không có cách ly điện từ mạng điện. Do đó, bạn phải cẩn thận và cẩn thận, và tốt nhất là sử dụng máy biến áp cách ly. Nhưng công suất của một máy biến áp như vậy không đủ để cung cấp năng lượng cho bộ làm mát dầu, vì vậy trong thời gian vận hành (trong khi mọi thứ đều ở trên bàn và có thể truy cập được), bộ phận làm nóng có thể được thay thế bằng một bóng đèn thông thường có công suất 25 ... 100 watt.
Cảm biến nhiệt độ trong quá trình điều chỉnh có thể được làm nóng chỉ bằng một que hàn hoặc đèn vừa được đề cập. Trong trường hợp này, đèn điều khiển sẽ tắt khi đạt đến nhiệt độ cài đặt và sáng lên sau khi làm mát cảm biến. Mức độ làm mát của cảm biến phụ thuộc vào độ trễ của bộ so sánh, như mô tả ở trên.
Boris Aladyshkin
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: