Нередко в быту требуется поддерживать заданную температуру в ограниченном объеме пространства. Это может быть аквариум, хранилище продуктов, инкубатор, сушильный шкаф или подогреватель детского питания. Удобно, если при работе такого устройства будет еще и цифровая индикация фактической температуры. Вашему вниманию предлагается один из вариантов выполнения автоматического устройства для поддержания заданной температуры.
В литературе уже были опубликованы простые схемы цифровых измерителей температуры, выполненные на основе микросхемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) КР572ПВ5 и цифровом жидкокристаллическом индикаторе ИЖЦ5-4/8. Эта микросхема изготовлена по МОП технологии и все устройство вместе с индикатором от источника питания (9 В) потребляет ток не более 2 мА. Такой измеритель температуры не сложно превратить в термостабилизатор. Для этого потребуется подключить к указанным выше устройствам схему управления нагревательным элементом, как это показано на рис.1.
Рис.1.
Рассмотрим более подробно только электрическую схему приставки термостабилизатора - рис.2. Ее принцип работы основан на том, что порог переключения исполнительного устройства (электронного коммутатора напряжения в нагрузке) устанавливается по показаниям цифрового индикатора, имеющегося в измерителе температуры.
Фактически микросхема (КР572ПВ5) является цифровым вольтметром, который измеряет напряжение, поступающее с термодатчика (в данном случае датчиком является диод) на вход АЦП (вывод 30 микросхемы). Этот же сигнал подается в схему управления — на вход операционного усилителя DA1.1 и компаратор DA1.2.
Применение в качестве компаратора схемы интегратора (за счет включения емкости С6) позволяет обеспечить плавный выход на режим термостабилизации. Это хорошо видно при подключении параллельно с нагревателем лампы. По мере приближения температуры к заданному значению яркость ее свечения будет постепенно снижаться. Работает схема приставки следующим образом. Положительное напряжение на выходе микросхемы DA1/10 разрешает работу автогенератора, собранного на однопереходном транзисторе VT1. Коммутацию нагревателя выполняет симистор VS1 при появлении на его управляющем выводе импульсов.
Для того чтобы заранее точно установить для поддержания любую нужную температуру, служит переключатель SA1 ("режим") и регулировочные резисторы R1 и R2. Переключатель в положении, когда его контакты замкнуты, позволяет через резистор R1 подавать напряжение одновременно на входы микросхемы DA1/2 и на АЦП, имитируя изменение температуры термодатчика.
При помощи резистора R1 можно установить любые условные значения на индикаторе от -4 до +100оС. Как только показание цифрового индикатора будет соответствовать необходимому для режима термостабилизации — вторым подстроенным резистором (R2) выставляем порог переключения компаратора DA1.2 на данной температуре. Индикатором наличия напряжения на нагрузке является светодиод HL1. Светодиод должен гаснуть при превышении входной температуры указанного порога, т.е. когда нагреватель отключится. На этом установку режима термостабилизации можно считать законченной, и переключатель SA1 возвращаем в исходное положение (контакты разомкнуты).
Детали
Элементы, выделенные на электрической схеме пунктиром, располагаются на печатной плате из стеклотекстопита с размерами 85 х 38 мм, рис.3. Плата имеет одну объемную перемычку (показана пунктиром) и ее надо установить до начала монтажа. Для удобства настройки нужной температуры в схеме приставки использованы многооборотные подстроечные резисторы R1, R2 из серии СПЗ-36: R4 — типа СПЗ-19а, остальные типа С2-23 или МЛТ: конденсаторы С1...С3 и С6, С8 — К10-17; полярные конденсаторы С4, С5, С7, С9 типа К50 - 35 на 16 В.
Рис.3.
Микросхема усилителя DA1 может быть заменена импортным аналогом А747; стабилизаторы напряжения DA2 на 79L09; DA3 на 78L09. Сетевой трансформатор (Т1) для питания схемы подойдет любой мощностью 3...5 Вт с напряжениями во вторичных обмотках 3-4 и 4-5 по 10...12В и допустимым рабочим током до 50...80 мА.
Импульсный трансформатор (Т2) наматывается проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм на ферритовом М2000Л 4000НМ1 кольце типоразмера К20 х 12х 6 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Блок питания термостабилизатора удобнее выполнять в виде отдельного узла, где располагается и силовой коммутатор VS1.
Настройка
Калибровку показаний измерителя температуры необходимо выполнять при подключенной схеме приставки, что исключит погрешность, связанную с влиянием входной цепи и емкости монтажа приставки. При правильном монтаже настройка схемы приставки заключается в проверке полного открывания симистора VS1 при работе автогенератора на VT1 (может потребоваться поменять местами отводы в любой из обмоток трансформатора Т2).
Для того чтобы регулятор перекрывал необходимый диапазон температур, нужно подстроить резистор R4. Методика изготовления и настройки непосредственно измерителя температуры подробно и неоднократно приводилась в литературе, поэтому описываться в статье не будет.
В заключение можно отметить, что этот метод подключения приставки, применим и ко многим другим цифровым измерителям температуры, для получения возможности управлять нагревательными устройствами и обеспечить режим термостабилизации в ограниченном объеме.
Материал подготовил Ю. Замятин, (UA9XPJ).
