АН. Спиридонов, Ю.Н. Спиридонов, м.Київ

У більшості з описаних в літературі терморегуляторів в якості датчиків температури використовуються терморезистори або напівпровідникові діоди. Такі датчики забезпечують високу точність підтримки температури, але мають обмежений робочий діапазон температур, нелінійну температурну характеристику, що ускладнює калібрування шкали установки температури.

Використання в якості датчика серійного перетворювача опору (наприклад, типу ЕЧМ-0183) дозволяє виключити процес калібрування, потрібно лише нескладний попередній розрахунок елементів вимірювального моста.

Пропонований пристрій можна використовувати для стабілізації температури термошафи в діапазоні +20 … +100 ° С, але спільно з платиновим термоперетворювачем. Діапазон можна розширити до -200 … +600 ° С без будь-яких змін у схемі. Точність підтримки температури не нижче +0,6 ° С. Точність установки визначається, головним чином, точністю розмітки шкали потенціометра.

Пристрій побудований за нескладною схемою (рис.1) із застосуванням інтегрального компаратора напруг і опторезісторов. Струм навантаження може досягати 20 А при використанні опторезісторов Т0125-10 з відповідними Теплоотвод.

Тривалість циклу регулювання становить, як правило, декілька хвилин. Увімкнення та вимкнення навантаження відбуваються практично миттєво внаслідок наявності гістерезису в схемі компаратора, тому перешкод в мережі пристрій практично не створює і ніяких додаткових заходів для їх усунення не потрібно.

Послідовність розрахунку вимірювального моста наступна.

Вибираємо резистор Rp – дротяний опором 100 … 500 0м і резистор R3 опором 1 … 2 к0м. Опору резисторів Rp і R3 мають бути відомі з точністю до +0,5%.

Опору резисторів R1 і R2 знаходимо по формулах

   R1 = Rtmin Rp (R3 + Rtmax) / R3 (Rtmax – Rtmin);

   R2 = Rtmin/Rtmax x Rp (R3 + Rtmax) / (Rtmax – Rtmin) + Rp R3 / Rtmax,

де Rtmin – опір Rt при мінімальній встановлюваної температурі; Rtmax – опір Rt при максимальній встановлюваної температурі.

Значення Rtmin і Rtmax визначаються за паспортними даними термоперетворювача. (Для ТПС на 20 ° C Rt = 54,28 0м, НА 100 ° C RT = 71.04 0м.

При відсутності стандартного датчика можна виготовити його самостійно, намотавши біфілярного 6 м мідного обмотувального дроту діаметром 0,05 мм на ізоляційну оправлення. До кінців обмотки припаюють гнучкі виводи, потім поміщають її в корпус, що забезпечує захист від зовнішнього середовища. Значення Rtmin і Rtmax для такого датчика з достатньою точністю можна визначити за формулою

Rt1, 2 = 0,226 t1, 2 + Rto, де Rto – опір датчика при t = 0 ° С.

Опору резисторів R1 і R2 підганяють з точністю ± 0,5% отриманих значень. Для зручності підгонки кожен резистор можна скласти з двох-постійного і підлаштування. Бажано використовувати резистори з низьким ТКС. При необхідності можна ввести два і більше піддіапазонів регулювання, розрахувавши резистори R1 і R2 окремо для кожного піддіапазону і включивши їх за схемою на рис.2.

При роботі об’єкта регулювання на охолодження пристрій можна доповнити перемикачем “нагрів-охолодження” (рис.3).

Безпомилково зібране пристрій не вимагає налагодження, лише у разі “брязкоту” компаратора в момент спрацьовування, обумовленого по мерехтінню світлодіода VD5, слід збільшити опір резистора R3.

Для розмітки шкали потенціометра достатньо розділити кут повороту його осі на потрібну кількість поділів і забезпечити їх цифрами. Ескіз шкали для діапазону +20 … 100 ° С показаний на рис.4