У навколишньому нас життя зустрічається багато випадків, коли потрібно підтримувати постійну температуру. У живому куточку стоїть акваріум і риби в ньому не повинні замерзнути. Певна температура потрібна і ящіркам в тераріумі. Особливо важливо зберігати температуру потрібної величини в інкубаторі, адже від цього залежить життя майбутніх пташенят.

Допомогти своїм товаришам – любителям біології – зможуть любителі електроніки. Зібравши своїми руками корисний пристрій для підтримки певної температури, вони зроблять добру справу для утримання живності. Оснастивши електронікою місця утримання живих істот, хлопці не тільки розширять свій кругозір, але й подружаться.

Схема нескладного електронного пристрою для підтримки (стабілізації) температури в будь-якому обсязі показана на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Схема електрична стабілізатора температури

Пристрій складається з низьковольтної частини (R1-R7, DA1, VD1-VD3, С1, С2) і силовий високовольтної (VD4-VD7, VS1). Особливістю такого стабілізатора температури є те, що є безпосереднє з’єднання з мережею 220 В. У цьому випадку при виготовленні, перевірці та регулюванню цього пристрою необхідно дотримуватися особливих вимог безпеки. Забороняється доторкатися до будь-яких точках вироби, підключеного до мережі.

Але повернемося до головного, як же відбувається підтримка постійної температури? Щоб відповісти на це питання, простежимо взаємодія елементів цього пристрою. Поки стабілізатор температури не підключений до мережі, температура всередині обсягу не відрізняється від навколишньої. Тому датчик температури – резистор R4 – має великий опір. При подачі напруги мережі на пристрій відразу ж включиться нагрівач, т. к. потенціал входу компаратора (IN) має низьке значення. Це пояснюється тим, що при температурі нижче робочої термодатчик (R4) має великий опір. Тому за рахунок співвідношення резисторів дільника R4R5 потенціал входу компаратора нижче порога спрацьовування. А це призводить до того, що імпульси, що виробляються внутрішнім генератором мікросхеми, надходять на вихідні транзистори (див. гл. 1 і 4) і відмикають тиристор VS1, через який живиться нагрівач.

Температура об’єкта (наприклад, води в акваріумі) поступово підвищується і опір датчика температури (R4) зменшується. Потенціал середньої точки дільника R4R5, що встановлює робочу температуру, зростає і через деякий час досягне порога спрацьовування. При цьому компаратор припинить надходження імпульсів на вихідні транзистори і керуючий електрод тиристора. Він перейде в замкнений стан і знеструмить нагрівач. Почнеться процес охолодження, нагрівач знову включиться. Таким чином, періодичне включення нагрівача буде підтримувати температуру водькв акваріумі потрібної величини.

Зазвичай часте вмикання і вимикання навантаження в мережі призводить до виникнення перешкод. Але схема цього пристрою має одну дуже важливу (і корисну) особливість. Вона полягає в тому, що відмикання тиристора завжди проводиться в той момент часу, коли мережеве напруга переходить через нуль. В цьому випадку перешкоди відсутні. Крім того, такий режим включення навантаження подовжує термін її роботи, т. к. подача напруги завжди відбувається на початку періоду змінної напруги, тобто його величина ще незначна. Такий спосіб комутації нагрівача значно подовжує життя ламп розжарювання, які дуже часто використовуються в такій якості. Адже відомо, що лампа згоряє саме в момент включення, коли на неї потрапляє амплітудне значення напруги.

Тепер прийшов час розібратися, яким чином відбувається процес підключення нагрівача до мережі в щадному режимі.

Справа в тому, що керуючий тиристором імпульс виробляється генератором на мікросхемі КР1156ЕУ5 з мережевої напруги. Цей імпульс синхронізований з моментом переходу мережевої напруги через нуль. Імпульс синхронізації виробляється за рахунок спеціального управління мікросхемою по входу Зт. Сюди надходить сигнал з мостової схеми випрямлення на діодах VD4-VD7. Випрямлена синусоїда обмежується за допомогою стабілітронів VD1 і VD2 і її форма стає схожа на трапецію. Частина цього сигналу (Через дільник R1R2) подається на вхід 3 (Ст) Мікросхеми DA1. Управління з цього входу призводить до того, що протягом часу, поки напруга на вході менше -1,2 В, вихідні транзистори мікросхеми відкриті. А це як раз і відбувається при переході мережевої напруги через нуль. У невеликих межах можна встановлювати певну тривалість імпульсу синхронізації за допомогою підлаштований резистора R2.

Виготовлення стабілізатора температури починають з добірки комплектуючих елементів, перелік яких наведено в табл. 4.5. Потім необхідно виготовити друковану плату за ескізом, наведеному на рис. 4.19. Наступний етап виготовлення пристрою – це монтаж елементів на друковану плату. Розташування деталей повинно відповідати рис. 4.20.

Повністю змонтовану з перевірених деталей плату необхідно візуально ретельно перевірити. У першу чергу необхідно звернути увагу на якість паяних з’єднань, і, крім того, на правильність установки полярних елементів (діодів, конденсаторів та ін.)

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Конденсатори

С1

К50-35220 мкФ 25 В

С2

К10-17 0,22 мкФ

0,33 мкФ

I Мікросхема

DA1

КР1156ЕУ5

МС34063

Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1.R3

20 кОм

R6

10 кОм + 10 кОм 2 Вт

R7

1 кОм

R8

510 0м

Резистори СПЗ-386 0,125 Вт

R2

22 кОм

Див текст

R5

15 кОм

Див текст

Терморезистор

R4

МММ 100 кОм

Діоди

VD1.VD2

КС512

Д814Д, ВСХ55С12

VD3

КД522

1N4148

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

 

VD4—VD7

КД243А-Г

1 N4004—1 N4007

 

Індикатор

 

HL1

AJ1307K

АЛ336А

 

i Тиристор

 

VS1

КУ208

 

Рис. 4.19. Ескіз друкованої плати

Коли є впевненість, що плата зібрана правильно, то можна приступати до перевірки її під напругою. Так як в

Рис. 4.20. Розташування елементів на платі стабілізатора температури

схемою стабілізатора температури можна виділити високовольтну і низьковольтну частини, то починати перевірку треба з останньої.

Щоб переконатися в правильності функціонування низьковольтної частини (генератора керуючого синхроімпульса), необхідно подати на контакти «Мережа 220 В» змінну напругу величиною 24 … 36 В від будь-якого низьковольтного трансформатора (наприклад, ТПП або ТП112). У цьому випадку паралельно резистору R6 необхідно підключити резистор з опором 100-510 Ом.

сконструйований в «вилочному» варіанті. Він виконаний у круглому корпусі з пластмаси. З одного (торцевої) сторони розташовуються контактні штирі, що утворюють вилку. Ось так він і вставляється в розетку, як адаптер. На бічних сторонах корпусу є дві розетки, призначені для включення навантаження за допомогою стандартних вилок.

Рис. 4.21. Зовнішній вигляд стабілізатора температури

виглядає, як показано на рис. 4.21.

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005