Наиболее часто используемые значения температуры удобно настроить резисторами R3, R6…R8, R10 (многооборотные, типа СП5-2) в соответствующих положениях переключателя.
В схеме применены постоянные резисторы типа С2-23; переменный резистор R2 типа СП2-2; конденсатор C1 — К50-15, С2 — К10-7В; переключатель S1 типа ПГ2-5 — 6П2Н; тумблер S2 типа Т3; разъем X1 — РС-4; гнезда Х2, ХЗ типа Г4,0.
При изготовлении конструкции необходимо предусмотреть теплоотвод для тиристора VSI и диодов VD3…VD7.
Соединительный кабель от гнезда X1 до термодатчика может иметь длину до двух метров и выполняется перевитыми между собой проводами — это уменьшит влияние помех и наводок на вход схемы.
Термостабилизатор для температуры 150…1000 °C
Схема предназначена для автоматического поддержания нужной температуры с высокой точностью и может найти применение в различных промышленных и бытовых устройствах для управления нагревом термокамеры или паяльника.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРА
1. Диапазон рабочих температур +150…1000 °C.
2. Точность поддержания установленной температуры в рабочем диапазоне не хуже 2 °C.
3. Рабочее напряжение нагревателя может быть от 100 до 400 В.
4. Мощность нагревателя допустима до 4 кВт (или 8 кВт при использовании радиатора для симистора большей площади).
5. Датчиком температуры является термопара из спая Хромель-Алюмель.
6. Схема управления термостабилизатора имеет электрическую развязку по постоянному току от сети питания нагревателя.
7. Включение цепи нагревателя производится электронным бесконтактным способом.
8. Питание схемы управления осуществляется от двухполярного источника питания с напряжением 12 В (ток потребления схемы управления не превышает 15 мА). К одному блоку питания допустимо подключать до 10 схем термостабилизаторов.
Термостабилизатор содержит минимальное число элементов, что обеспечивает высокую надежность, а малые габариты позволяют легко разместить его внутри любого корпуса.
Устройство состоит из двух узлов: схемы управления и блока питания.
Схема управления выполнена на одной сдвоенной микросхеме DA1 (140УД20А) и симметричном тиристоре (симисторе) VS1. На элементе DA1.1 собран дифференциальный усилитель сигнала с термопары, а на DA1.2 — интегратор, который управляет работой генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы через разделительный трансформатор Т1 поступают на управление коммутатором VS1.
Использование в схеме интегратора вместо обычно применяемого компаратора позволяет обеспечить мягкую характеристику изменения мощности в нагревателе при выходе на режим термостабилизации. Это осуществляется за счет изменения времени заряда конденсатора С8, от которого зависит частота генератора, а значит, и начальный угол открывания симистора. Пока напряжение с выхода DA1/12 не превысит пороговое значение, установленное резисторами R1 и R2 (на DA1/6), на выходе микросхемы DA1/10 будет напряжение +12 В, что обеспечит работу генератора (VT1) на максимальной частоте. При этом форма импульсов на управляющем электроде симистора должна иметь вид, приведенный на рисунке вы-
Если форма импульсов другая, следует поменять местами выводы на одной из обмоток трансформатора Т1.
Электрическая схема блока питания термостабилизатора может быть собрана по одному из приведенных ниже вариантов. Обе схемы имеют внутреннюю электронную защиту от перегрузки и в особых пояснениях не нуждаются, так как являются типовыми. При использовании одного источника питания для нескольких термостабилизаторов включение каждой схемы управления производится отдельным тумблером.
Топологии печатных плат и расположение деталей приведены далее. Симистор устанавливается на радиатор, состоящий из двух медных пластин, одна из которых показана на рисунке. Для подключения внешних цепей используются винты М3 и М4 с гайками.
Печатная плата источника питания, вариант 2
В схеме применена прецизионная микросхема, и замена ее на другой тип недопустима, так как это ухудшит точность поддержания температуры из-за увеличения дрейфа нуля, который будет соизмерим с величиной сигнала от термопары.