Розвиток садівництва та городництва в останні роки поставило перед городянами серйозну проблему зберігання сільськогосподарської продукції в зимовий час в міських умовах. Частково ця проблема може бути вирішена за рахунок устаткування на балконах малогабаритних овочесховищ, оснащених засобами електронної автоматики для підтримки стабільної, заздалегідь заданої температури. Сьогодні відомо багато електронних пристроїв для підтримки температури. Одні автоматичні пристрої дуже складні у виготовленні й експлуатації, містять багато гостродефіцитних комплектуючих елементів, інші небезпечні в роботі з точки зору правил пожежо-і електробезпеки.

На рис. 4.8 приведена принципова електрична схема автоматичного терморегулятора, встановленого в термостат для зберігання овочів на балконі міської квартири. Обсяг термостата визначається як розмірами площі, відведеної під нього, так і потужністю нагрівачів, застосованих в терморегуляторі. Рекомендованої навантаженням в більшості випадків можуть бути звичайні лампи розжарювання, встановлені в термостаті. Практично дві лампи розжарювання потужністю по 100 Вт кожна забезпечують підтримку температури всередині сховища обсягом до 1 м ^.

Як термодатчиків в пристрої використані чотири терморезистора, встановлені по кутах ящика овочесховища і включені послідовно в ланцюг управління. Рішення подібного роду добре відомі і досить повно описані в технічній літературі, публікації про подібні автоматичних пристроях часто зустрічаються в різних журналах і брошурах, але необхідно зауважити, що більшість цих пристроїв буває важко повторити початківцям радіоаматорам.

Рис. 4.8. Схема електронного управління термостатом для балкона міської квартири.

Розглянуте пристрій може бути виготовлено в домашній майстерні, оснащеної простими ВП.

Схема електронного термометра, електронного терморегулятора і виконавчого пристрою включає до свого складу такі вузли, блоки, каскади і складальні одиниці: вхідні кола, індуктивно-ємнісний фільтр, індикатор, параметричний стабілізатор напруги, ГІ, вузол управління сімістором, термодатчики і вихідні ланцюги.

Працює електронний термометр і ТЕН термостата від мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц. Підключається пристрій до мережі живлення за допомогою електричного з'єднувача XI типу «вилка» і розетки. Включення і виключення автомата і ТЕН здійснюється перемикачем S7, контакти якого повинні комутувати струм, що перевищує струм навантаження в 1,3-1,4 рази. На вході пристрою встановлений плавкий запобіжник Ft, що захищає ланцюга електронної схеми від перевантажень і коротких замикань, які можуть виникнути при помилках в монтажі. Оскільки при роботі сімістора і імпульсному управлінні ТЕН виникають радіоперешкоди, у пристрої встановлено фільтр, зібраний на двох дроселях L7, L2, Конденсаторі С2 і запобігає проникненню перешкод в мережу змінного струму. Індикаторна лампочка 7 / 7 тліючого розряду спалахує при включенні пристрою в мережу і постійно світиться при його роботі.

У термостаті, встановленому на балконі, при зовнішньому повітрі до -30 ° С підтримується температура, наприклад 3 ° С, з точністю 4 = 0,6 ° С. Працює пристрій в автоматичному режимі за принципом безперервного регулювання температури. До нагрівальним елементам або лампам розжарювання подається напруга, пропорційна різниці значень температури, вимірюваної датчиками в термостаті і заданої стабілізатором. Принцип управління нагрівачами заснований на фізичних властивостях основних елементів електричної схеми – терморезисторов, сімістора і мікросхеми DA1. Включення і виключення ТЕН відбувається в моменти, коли значення напруги переходить через нуль синусоїди змінного струму.

Нагадаємо, що терморезистор – це термочутливий резистор, опір якого значно змінюється зі зміною температури навколишнього середовища, а сімістор – це симетричний тиристор, який є еквівалентом зустрічно-паралельного з'єднаннях двох тиристорів. Сімістор здатний пропускати струм у відкритому стані як в прямому, так і в зворотному напрямках. Тому регульована потужність ТЕН може змінюватися від 0 до 100%.

Електроживлення електронної частини пристрою здійснюється від БП, зібраного на випрямних діодах VDI, VD2, VD6, VD7, VD8, резисторі R19, стабилитроне VD9 і конденсаторі С4. Випрямляч БП зібраний на перших чотирьох діодах і виготовлений за однофазної двухпо-луперіодной мостовою схемою, яка характеризується підвищеною частотою пульсації випрямленої напруги, зниженим зворотною напругою на комплекті діодів і можливістю роботи без мережевого трансформатора. Параметричний стабілізатор через баластний резистор RI9 включений в мінусову ланцюг випрямляча, що дозволяє формувати синхронізуючі позитивні імпульси випрямленої напруги щодо мінусового провідника харчування.

ІМС DA1 разом з іншими елементами виконує функції ведучого генератора напруги, одновібрато-ра, стробовані ГІ і інвертора.

Після включення пристрою в мережу живлення починає заряджатися конденсатор С5 через транзистор VT2, Який разом з конденсатором С4 і резистором R18 працює як генератор струму. Частина ІМС (висновки / -3) утворює тригер Шмітта, який разом з конденсатором С2, резисторами /? 9, R10 і діодом VD3 утворює основний вібратор. Тригер Шмітта є перемикаючим пристроєм, воно як завгодно довго зберігає одне з двох своїх станів стійкої рівноваги і стрибкоподібно переключається по сигналу ззовні з одного стану в інший. Після включення живлення тригер починає виробляти короткі імпульси струму, на його виході (вивід 3) з'являється високий рівень логічної одиниці. Період повторення імпульсів забезпечується постійною часу (С2У R10), А тривалість імпульсів залежить від номіналів С2У R9.

Після того як на виході 3 з'явиться високий рівень логічної одиниці, через резистор R8 і діод VD4 розряджається конденсатор С5 і напруга подається на вхід тригера (вивід 5), що працює як електронний ключ. Через тригер (висновки 4-6) імпульси позитивної полярності з частотою 100 Гц проходять до тих пір, поки времязадающій конденсатор С5 знову не зарядиться через транзистор VT2 до напруги закривання цього тригера.

Включені послідовно терморезистори R12— R16 керують струмом, що проходить через транзистор VT2. При зміні температури в термостаті сумарний опір терморезисторов або зменшується при збільшенні температури, або збільшується при зменшенні температури, відповідно зменшується чи збільшується струм транзистора VT2. Ці зміни впливають на час зарядки конденсатора С5. При зменшенні температури всередині овочесховища зменшується і час зарядки конденсатора С5. В результаті зростає час, протягом якого напруга на колекторі транзистора VT2 зменшується до напруги закривання цього тригера.

Слід зазначити, що при зменшенні температури збільшується число імпульсів, що пройшли через тригер з його входу 6на вихід 4, і відповідно при підвищенні температури число імпульсів зменшується. Імпульси з другого тригера надходять на третій тригер (висновки .810), включений як інвертор – прилад, що перетворює сигнал низького рівня на вході в сигнал високого рівня на виході (висновки 8, 9 і 10 відповідно), і далі ці імпульси надходять на четвертий тригер (висновки 11—13). Останній тригер, як було зазначено вище, разом з резистором R11 і конденсатором СЗ утворює ГІ з частотою до 10 Гц ТОВ негативної полярності.

Ці імпульси, посилені по струму транзистором VT1, надходять на імпульсний трансформатор Т1 і далі через резистор R2 – На керуючий електрод тиристора VS1, Відкриваючи його і тим самим включаючи навантаження /?н.

При складанні термостата важливе значення має правильне виготовлення ящика-контейнера і розташування в ньому датчиків температури і нагрівачів. Сам ящик повинен мати надійну теплоізоляцію дна, стінок і кришки. Для середньої смуги Росії, з помірно холодним кліматом, де мінімальна температура повітря може знижуватися до -35 … 40 ° С, рекомендується виготовляти стінки термостата товщиною не менше 120 мм.

При складанні та монтажу електронної частини термостата використані наступні комплектуючі ЕРЕ: транзистори VT1 типу КТ361Б, VT2 типу КТ315Б; ІМС DA1 типу 564ТЛ1; випрямні діоди VD1 типу Д237А, VD2 – Д237А, VD3 – КД102Б, VD4 — КД102Б, VD5 — КД205Д, VD6 — Д237А, VD7 — КД237А, VD8 – КД102Б; стабілітрон VD9 типу Д814Д; конденсатори С / типу МБМ-П-600В-0, 01 мкФ, С2 – К73-11-63В-4, 7 мкФ, СЗ – КЮ-7В-50В-М1500-910 пФ, С4 – К50-3-16В-200 мкФ, С5 – К31П-5-100В-0, 5 мкФ; резистори RI типу ВСА-2-270 кОм, R2 — ВСА-0 ,25-15 Ом, R3 — ВСА-0 ,25-240 Ом, R4 — ВСА-0,25-5,6 кОм, R5 — ВСА-0 ,25-12 кОм, R6 — ВСА-0 ,25-300 кОм, R7 — ВСА-0 ,25-2 МОм, R8 — ВСА-0 ,25-2 кОм, R9 — ВСА-0; 25-12 кОм, R10 — ВСА-0 ,25-2 МОм, R11 — ВСА-0 ,25-1 МОм, R12 — ММТ-1-15 кОм, R13 — ММТ-1-15 кОм, R14 — ММТ-1-15 кОм, R15 — ММТ-1-15 кОм, R16 — СПЗ-4М-0, 25Вт-А-2, 2 кОм, R17 — ВСА-0 ,25-3 кОм, R19 — ВСА-2, 00 – 43 кОм, Rh – Опір навантаження (ТЕН або лампи розжарювання до 100 Вт); імпульсний трансформатор 77 типу ТІМ; дроселі фільтра L /, L2 саморобної конструкції; індикаторна лампочка HI тліючого розряду типу ТН-0, 2; тиристор VSI типу КУ208Г; електричні з'єднувачі XI типу «вилка», Х2, ХЗ типу КМЗ-1 приладові; плавкий запобіжник F1 типу ПМ-1-0, 5 А; перемикач SI типу П2К або П1Т-1-1.

Імпульсний трансформатор Т1 виготовляється на тороїдальним магнітопроводі типу КЮХ6Х4 з фериту марки 2000НМ. Первинна і вторинна обмотки трансформатора містять по 150 витків дроту марки ПЕВ-2 діаметром 0,1 мм.

Дроселі фільтру виготовлені на броньових магніто-проводах типу Б26 з фериту марки М2000НМ. Обмотка дроселя міститься 110 витків дроту марки ПЕВ-2 діаметром 0,31 мм. Обидва дроселі мають однакову конструкцію і можуть бути виготовлені на круглих феррі-тових стержнях діаметром 8 мм і довжиною 30 мм, можна застосувати ферит марки М400НН.

Всі ЕРЕ монтуються на платах, виготовлених з фольгованого склотекстоліти. Сімістор розташовується на радіаторі охолодження, активна площа охолодження якого повинна бути не менше 80 см2. Монтажну плату встановлюють у корпусі відповідних розмірів за зразками сучасних приладів.

Для налагодження і регулювання пристрої необхідно мати зразковий термометр, поміщений в умови, в яких можна створити температуру таку ж, як в термостаті, і регулювати її.

При виготовленні електронної частини термостата в домашній майстерні, а також при настройці і регулюванню в схему можуть бути внесені зміни та здійснено заміну деяких комплектуючих елементів. Сімістор типу КУ208Г можна замінити на сімістори типів 2У208Г,

КУ208В, 2У208В; транзистор типу КТ315Б – на КТ3102Б, транзистор типу КТ361А – на КТ361Б, КТ361В, КТ361Г; резистори типу ВСА – на МЛТ, МТ, ОМЛТ, Улі, С1-4; конденсатор типу МБМ – на МБГО, К40У-9, МБГЧ-1, конденсатор типу К73-11 – на К73-17, К73-16, конденсатор типу КЮ-7В – на К10-17, К10-23, конденсатор типу К50-3 – на К50-6, К50-12, К50-16; діоди типу Д237А – на Д226А, КДЮ9Б, Д226, КД205В, КДЮ2Б; мікросхему типу 564ТЛ1 – на К561ТЛ1.

Регулювання температури всередині овочесховища здійснюється автоматично, а установка заданої температури – резистором R16.

Технічна характеристика термостата для міської квартири

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В ……………………………….. 220

Номінальна частота живильної мережі

змінного струму, Гц ……………………………… 50

Межі зміни напруги мережі живлення

змінного струму, В ……………………………….. 180-240

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного струму, Гц ……………………………… 49,5-50,5

Коефіцієнт нелінійних спотворень живильної мережі

змінного струму,%, не більше ………………….. 10

Межі установки температури всередині

овочесховища взимку, ° С. ………………………. 0 …-|- 10

Межі збереження заданої температури при зміні зовнішньої температури повітря

від 0 до -35 ° С, ° С. ………………………………… . ± 1

Максимальна потужність нагрівача, Вт ……….. 200

Напруга на виході випрямляча, В ………….. 15

Максимально допустима імпульсна напруга

на виході трансформатора 77, В. ……………….. 10

Максимально допустимий діючий струм

у відкритому стані тиристора, А. ……………. 5

Максимально допустима постійна напруга

в закритому стані тиристора, В. ……………. 300-400

Опір ізоляції струмоведучих проводів щодо металевих частин термостата,

МОм, не менш ………………………………………. . 20-30

Перешкодозахищеність термостата при впливі

зовнішнього електромагнітного поля, дБ, не менш. . . 100 Термін служби електронної частини термостата, ч,

Проте ………………………………………… …….. 5000

Термін служби ТЕН, ч. …………………………………. по ТУ

Ймовірність безвідмовної роботи термостата

при 0 = 0,8, не менше …………………………………. 0,96

Струм, споживаний пристроєм при відключеній

навантаженні, мА, не більше ……………………………. 15

Кпд,%у Проте ……………………………………… 92

Література:

Сидоров І. Н. С34 Саморобні електронні пристрої для будинку: Довідник домашнього майстра .- СПб.: Лениздат, 1996 .- 352 е.. мул.