В. Є. Тушнов, м. Луганськ

Прилад (див. малюнок) можна використовувати для автоматичного контролю вимірювання температури в теплицях і овочесховищах, сушильних шафах і електропечах, а також в біомедичних цілях. Він забезпечує високу чутливість і завадостійкість, зручне управління режимами роботи. Наявність гальванічної розв’язки по ланцюгах живлення і керування роблять його надійним і безпечним в роботі. Оптронная система синхронізації з частотою мережі дозволяє уникнути комутаційних перешкод.

Прилад складається з двох основних функціональних вузлів: електронного терморегулятора і цифрового вимірювача. Керуючі сигнали в терморегуляторі формуються на основі порівняння напруги, одержуваного від термопари (ТП), з опорною напругою.

Основні технічні характеристики приладу: діапазон контрольованих температур від 0 до 200 або до 1200 ° С в залежності від використовуваного датчика. Похибка термометра не більше 1,5% від верхньої межі вимірювання; максимальна точність підтримки температури до 0,05 ° С. Слід враховувати, що система з використанням ТП є диференціальної, тобто напруга на її виході пропорційно різниці температур між сполученими і вільними кінцями термопари Тому якщо при високих контрольованих температурах вплив коливань температури навколишнього середовища на вихідна напруга ТП незначно, і його можна не враховувати, то для контрольованих температур менше 200 ° С необхідно застосовувати додаткові заходи щодо компенсації зміни температури вільних кінців термопари. Максимальна частота комутації навантаження 12,5 Гц, струм навантаження до 0,1 A, а при використанні додаткового сімісторного ключа до 80 А при напрузі ~ 220 В, габаритні розміри 120х75х160 мм.

Змінна напруга 24 В з частотою мережі (f), знімається з вторинної обмотки трансформатора Т1, через обмежуючий резистор R21 надходить на транзисторний оптрон U1, на виводі 5 якого утворюються синхронізуючі імпульси, фронт яких за часом практично збігається з моментами переходу мережевої напруги через нуль. Далі ці імпульси надходять на цифрову частину приладу, яка на основі сигналів, що приходять з аналого виття частини, формує відповідні керуючі сигнали.

Аналогова частина приладу реалізована на чотирьох ОУ мікросхеми К1401УД2. Напруга, що знімається з ТП, посилюється ОУ DA1.1 і надходить на входи ОУ DA1.2 … DA1.4, що виконують роль компараторів. Опорні напруги, що визначають пороги їх перемикання, задаються резисторами R8, R9, R11, R12, R14-R16. Завдяки відсутності зворотних зв’язків в ОУ (DA 1.2-DA 1.4) і найбільшого коефіцієнта їх посилення, досягнута дуже висока чутливість приладу. Резистор R12 служить для установки верхнього температурного порогу, при якому навантаження відключається, а резистор R9 призначений для завдання різниці температури (Dt) між верхнім і нижнім порогами перемикання терморегулятора. Коли регулювання Dt не потрібно, для забезпечення максимальної точності підтримки температури замість резистора R9 рекомендується встановити перемичку, резистор R8 при цьому можна виключити зі схеми. Ланцюги на елементах VD1-VD3, С1-СЗ, R10 R13, R17 служать для запобігання проходження негативного напруги на входи цифрових мікросхем і усунення перешкод. Синхронізація тригерів DD1.2, DD2.1, DD2.2 здійснюється імпульсами, формованими лічильником DD3. Логіку формування сигналів в пристрої пояснює таблиця.

У сталому режимі роботи, коли температура на об’єкті відповідає заданої, індикатор HL2 повинен бути постійно увімкнений, а індикатори HL1, HL3 вимкнені. Про відхилення температури, сигналізує включення індикаторів HL1, HL3. Для підвищення наочності вони працюють в миготливому режимі. Необхідні для управління цими індикаторами імпульси формуються на виходах 5 і 12 лічильника dD3. З виведення 9 тригера DD1.2 через емітерний повторювач на транзисторі VT1 сигнал йде на ланцюгу індикації і управління навантаженням. Примусове відключення навантаження здійснюється вимикачем SA1, розмикаючим ці ланцюги. Для управління навантаженням використовується діністорний оптрон U2, включений у діагональ мосту VD2. Максимальний комутований струм в такому варіанті становить 0,1 A. Встановивши додатково семи-стор VS1 і відповідно змінивши схему включення навантаження, цей струм можна збільшити до 80 А.

Функції вимірювання температури, а також відображення її значення реалізовані на основі мікросхеми К572ПВ2 (аналог ILC7107) [1]. Вибір цього АЦП обумовлений можливістю безпосереднього підключення до нього світлодіодних знакосінтезірующіх індикаторів. При використанні РКІ можна застосувати К572ПВ5 [2]. При віджатою кнопці SВ1 на АЦП поступає напруга з виходу ОУ DA1.1, забезпечуючи режим вимірювання температури. При натисканні на кнопку SВ1 изме-

ряется напруга на змінному резисторі R12, відповідне температурі встановленого порогу регулювання.

Деталі. У пристрої використані постійні резистори типу МЛТ, підлаштовані СП5-2 (R9, R15), змінний СПЗ-45 (R12), конденсатори типу К73-17 (С11-С13), КТ1 (С10), К53-1 (С4-С7) . Оптрон АОУЮ3В можна замінити АОУ115В. Індикатори HG1-HG4 типу SA08-11HWA можна замінити вітчизняними КЛЦ402.

Налаштування полягає в установці резистором R3 правильних показань термометра при мінімальній температурі, а резистором R4 – при максимальній. Для усунення взаємного впливу опорів резисторів таку регулювання слід повторити кілька разів. Правильно зібраний прилад в подальшій налаштуванні не потребує, необхідно лише встановити резистором R9 необхідне значення Dt, а резистором R15 – допустима межа перевищення температури до включення аварійної сигналізації.

В якості датчика температури можна використовувати напівпровідниковий діод. Основними перевагами останнього є низька вартість і набагато менша

інерційність у порівнянні з інтегральним датчиком, точність вимірювань досягає 0,2 ° С в діапазоні температур від -50 до +125 ° С. Харчування низьковольтної частини пристрою здійснюється від двополярного стабілізатора напругою ± 5 В, зібраного на елементах DA2-DA3, С4-С9. Для управління Оптрон U1 використовується напруга +12 В. Забороняється включення приладу без наявності заземлення. Прилад має високу перешкодозахищеність, яка допускає значну протяжність лінії, що з’єднує його з датчиком. Однак для забезпечення надійної роботи приладу не слід прокладати її поблизу силових проводів, що несуть високочастотні і імпульсні струми. Література

1. Ануфрієв Л. Мультиметр на БІС / / Радіо. – 1986. № 4. – C. 34-38.

2. Суетин. В. Побутовий цифровий термометр / / Радіо. – 1991. № 10. C.28-31.

3. Гутников В. С. Інтегральна електроніка у вимірювальних пристроях. – 2-ге вид. перераб. і доп. – Л.: Енергоатом-міздат, 1988.