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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 가정용 기기의 온도 안정제. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전력 조절기, 온도계, 열 안정기 출판된 기사는 다양한 가정용 장치에 필요한 온도를 유지하도록 설계된 전자 기계를 구현하는 선택과 실습에 대해 다룹니다. 저자의 권장 사항은 많은 라디오 아마추어, 즉 설계자에게 유용할 수 있습니다. 가정에서 사용되는 장치에 온도 안정제를 적용하는 범위는 상당히 넓습니다. 예를 들어 야채 저장 시설, 수족관, 소형 인큐베이터, 꿀벌 조리실, 온실 등이 있습니다. 다양한 목적을 위한 열 안정제 설계 및 작동 설명에 대한 광범위한 문헌이 있습니다. 그러나 내 생각에 이 주제는 특히 그러한 장치를 직접 만들기로 결정한 사람들에게 여전히 관련성이 있습니다. 여러 부품 구입과 관련된 특정 어려움과 안정 장치의 다양한 작동 조건을 고려하여 특정 디자인을 설명하기 전에 몇 가지 일반적인 문제에 대해 이야기하고 싶습니다. 우선, 열 안정기 설계를 시작할 때, 주어진 부피에서 필요한 온도를 제공하는 히터의 전력을 결정하는 것이 필요합니다. 이는 열 엔지니어링 계산이 필요한 별도의, 때로는 복잡한 작업입니다. 대략적인 계산을 위해 간단한 수식을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 야채 창고의 외부 온도가 최대 -30°C인 20mm 두께의 보드 또는 합판으로 만든 상자에 25~30mm 두께의 발포 플라스틱 층을 넣어 식품이 얼지 않도록 보호합니다. , 필요한 히터 전력은 [1]에 표시된 대로 다음과 같아야 합니다. P = V2/3, 여기서 P는 와트로 표시되는 히터 전력입니다. V는 상자의 내부 부피(리터)입니다. 유리 또는 폴리에틸렌으로 덮인 로지아, 프레임 온실의 경우 필요한 총 히터 전력은 다음 공식 [2]에 의해 결정됩니다. P \u1,23d XNUMX Sp Kt (주석 - 냅), 여기서 P는 와트 단위의 히터 전력입니다. Sp - 총 냉각 표면적(벽, 바닥, 천장)(m2) Kt - 열전달 계수(W/m2 °C); Tin 및 Tout은 각각 내부 및 외부 온도(도)입니다. 계수 Kt의 값은 Kt = 3,3(이중 유리의 경우)부터 Kt = 7,5(단층 폴리에틸렌 필름의 경우)까지일 수 있습니다. 모든 온도 안정 장치에는 온도 센서 및 센서 신호 증폭기와 같은 민감한 요소가 포함됩니다. 신호 비교 장치 또는 비교기; 액츄에이터의 기능을 수행하는 전자키; 전원 공급 장치 및 발열체. KMT, MMT, ST 시리즈의 서미스터는 일반적으로 온도 센서로 사용되며 온도 저항 계수(TCR)는 음수(2...7%/deg)입니다. - 온도에 따라 변화하며, 서미스터 저항값의 허용오차는 10~30%입니다. 아마추어 열 안정기에서는 TCR이 크기 때문에 서미스터가 가장 자주 사용됩니다. 그러나 상당한 비선형성과 큰 허용 오차로 인해 설계된 열 안정기의 개별 조정, 스케일 교정이 필요하므로 수리 시 교체가 어렵습니다. 정확도 요구사항이 증가된 반도체 서미스터를 사용하는 브리지의 매개변수 계산은 예를 들어 [3, 4]에 설명되어 있습니다. TSM 시리즈의 온도 센서(구리)는 최고의 측정 특성을 가지고 있습니다. TKS는 양수이지만 0,3%/deg = 1/293°에 불과하고 특성의 선형성이 넓은 온도 범위에서 보장됩니다. 이는 고급 정확도 장치(0,1...0,5%)에 속하며 공격적인 환경에서도 작동할 수 있습니다. TSM의 단점은 상대적으로 긴 길이(약 300mm)와 높은 비용입니다.
온도 센서로는 잘 알려지지 않은 실리콘 다이오드가 있는데, 음의 변환 계수는 2mV/deg입니다. [5, 6]. 거의 모든 저전력 실리콘 다이오드는 선형 온도-전압 변환을 제공합니다. 여기에 나열된 열 변환기는 일반적으로 전원이 안정화되는 저항성 브리지의 암 중 하나에 포함됩니다. 브리지의 출력 신호는 비교 장치의 입력으로 공급되거나 필요한 경우 사전 증폭됩니다. 신호를 비교하려면 포지티브 피드백이 있는 연산 증폭기(op-amp)인 비교기를 사용하는 것이 가장 편리합니다. 비교 기능은 K140, K553 시리즈의 모든 연산 증폭기 또는 K554 시리즈의 특별히 설계된 비교기로 수행할 수 있습니다. 가장 선호되는 비교기는 최대 554mA의 출력 전류를 제공하는 K50SAZ로, 추가 증폭기 없이 액추에이터의 전자기 릴레이를 직접 켤 수 있습니다. 하나 또는 다른 유형의 계전기 선택은 작동 전류 값과 스위칭 접점의 허용 전압 및 전류라는 두 가지 요소에 의해 결정됩니다. 220V의 네트워크 전압에서 릴레이 접점은 히터 전류를 안정적으로 전환해야 합니다. 가장 일반적인 저전력 계전기는 RES8, REN18[7]입니다. REN20 및 MKU-48 계전기(여권 4.509.146)의 권선은 허용 접촉 전류가 220A인 5V 교류 전압 네트워크에서 직접 작동하도록 설계되어 실제로 대부분의 경우에 사용할 수 있습니다. 두 개의 접점 그룹이 병렬로 연결되면 이 릴레이를 통해 최대 2,2kW의 총 전력으로 히터를 활성화할 수 있습니다. 전자기 릴레이 외에도 히터를 켜는 액추에이터 요소는 사이리스터 또는 트라이 액일 수 있습니다. 이 장치를 사용하면 최대 80A까지 히터 전류를 전환할 수 있습니다. 접점이 없기 때문에 사용이 더 좋습니다. 사실, 열 안정기 자체의 설계는 실행 링크의 전자기 릴레이보다 더 복잡해집니다. 열 안정기 전원 공급 장치는 일반적으로 하나 또는 두 개의 정류기와 간단한 정류 전압 안정기를 사용하여 네트워크 전압을 13...16V로 낮추는 변압기입니다. 네트워크 변압기의 전력은 일반적으로 10~15W를 초과하지 않습니다. 필요한 8차 권선 세트가 있는 TPP 시리즈의 통합 변압기를 사용할 수 있습니다[XNUMX]. 특히 전기 안전의 관점에서 열원으로서 관형 전기 히터-가열 요소를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 물론 주전원 전압용으로 설계된 일반 백열등도 적합합니다. 오늘날 나열된 요소가 다양한 조합으로 결합되는 열 안정기 구성을 위한 많은 회로 솔루션이 있습니다. 설계할 온도 안정제 선택에 대한 지침은 이전에 Radio에 게시된 일부 열 안정제의 기본 기술 데이터를 보여주는 여기에 제안된 표를 사용할 수 있습니다. 동시에 실리콘 다이오드 또는 구리 저항기가 온도 센서 역할을 하는 광범위한 응용 분야의 열 안정기(그림 1)를 반복적으로 제안합니다. 이 전자 기계 버전의 또 다른 차이점은 트랜지스터가 없고 온도 측정을 위한 마이크로 전류계가 있다는 것입니다.
표에 나열된 대부분의 열 안정기와 마찬가지로 감지 요소, 비교기, 액추에이터 및 전원 공급 장치의 1개 장치로 구성됩니다. 다이오드 VD1에 의해 기능이 수행되는 온도 센서는 다른 세 개의 암에 저항기 R4 - R5가 있는 측정 브리지에 포함되어 있습니다. 브리지 출력의 신호는 (저항 R6 및 R1을 통해) 네거티브 피드백(회로 R8R9)으로 보호되는 연산 증폭기 DA2의 두 입력과 출력에서 비교기 DA12의 반전 입력으로 공급됩니다. 닫힌 공간에 필요한 온도는 해당 눈금이 장착된 가변 저항 RXNUMX를 사용하여 설정됩니다. 액추에이터의 기능은 전자기 릴레이 K1에 의해 수행됩니다. 비교기의 출력 신호에 의해 활성화되면 릴레이의 접점 K1.1이 LED HL1을 켜고 가열이 켜졌다는 신호를 보내고 접점 K1.2는 히터(Rн)를 켭니다. 전원 공급 장치는 변압기 T1, 정류기 브리지 VD6, 평활 필터 C5R17 및 C6R18로 구성됩니다. 제너 다이오드 VD4 및 VD5는 장치 마이크로 회로에 ±10V의 양극 공급 전압을 제공합니다. 가열된 공간의 공기 온도를 시각적으로 모니터링하기 위해 전체 바늘 편향 전류가 1μA(M100)인 PA4248 마이크로 전류계가 장치에 삽입되며 그 눈금은 각도로 교정됩니다. 장치의 전자 부품이 가열된 공간 외부에 있는 경우 다이오드 센서(VD1)는 차폐 와이어를 사용하여 저항성 브리지에 연결됩니다. 그림에 표시된 것과 함께. 1개의 마이크로 회로, 저항 값 및 기타 부품으로 구성된 이 장치는 0~20°C 범위의 온도 안정화를 제공합니다. 예를 들어 인큐베이터에 필요한 +36...+45°C 내에서 온도를 안정화하려면 저항기 R13의 공칭 저항이 2kΩ이어야 합니다. 열안정기에 사용되는 고정저항은 모두 MLT이며, 가변저항은 SP5-2(R4, R9, R14), PPZ-40 또는 PPB(R12)이다. 커패시터 C3 - C6은 산화물 K50-6, K50-16 또는 K50-29이고 나머지는 KM-5 또는 KM-6입니다. KTs407A 다이오드 브리지를 문자 인덱스가 있는 KTs402 어셈블리로 교체합니다. 제너 다이오드 VD2 - 안정화 전압 8~8,5V용, VD4 및 VD5 - 9,5~10,5V용 릴레이 K1 - REN18(여권 РХ4.564.509) 또는 MKU-48(여권 4.500.232). 온도 센서 VD1 - 모든 실리콘 센서. 그러나 문자 인덱스가 있는 D207 또는 D226 시리즈와 같은 금속 케이스에서는 이러한 다이오드의 열 관성이 더 낮기 때문에 더 좋습니다. 전원 공급 장치의 네트워크 변압기 T1의 전력은 약 5W입니다. 2차 권선은 12~80mA의 부하 전류에서 100xXNUMXV의 교류 전압을 제공해야 합니다. 열 안정 장치는 170x90x60mm 크기의 하우징에 장착됩니다. 대부분의 부품은 단면 포일 유리 섬유로 만들어진 100x85mm 크기의 인쇄 회로 기판(그림 2)에 배치됩니다. 변압기 T1과 릴레이 K1은 별도로 장착되며 마이크로 전류계 PA1, 가변 저항 R12 및 LED HL1 및 HL2는 케이스 전면 패널에 배치됩니다.
이 순서대로 장치를 구성하는 것이 가장 좋습니다. 온도가 하한 제어 한계(1°C)에 해당하는 환경에 다이오드 VD0을 배치하고 저항 R4와 브리지의 균형을 맞춥니다. 이 경우 마이크로전류계 판독값은 20이어야 합니다. 그런 다음 다이오드의 온도를 최대값(9°C)으로 높이고 저항 R100를 사용하여 마이크로전류계 바늘의 최대 편향을 XNUMXμA로 달성합니다. 다음으로 비교기 DA2의 작동을 조정해야 합니다. 이를 위해 저항 R12 슬라이더는 회로에서 가장 높은 위치로 설정되고 다이오드 VD1은 최대 온도(20°C)로 가열됩니다. 트리머 저항 R14는 비교기를 다른 상태로 전환하고 릴레이 K1을 활성화하고 LED HL2를 켜는 데 사용됩니다. 이 경우 저항 R12 눈금의 구분은 온도 20°C에 해당합니다. 그런 다음 저항 R14의 저항을 변경하지 않고 저항 R12의 스케일이 여러 지점에서 교정되어 비교기가 다이오드 센서 VD1의 다양한 온도 값에서 작동하도록 보장합니다. 구리 서미스터가 온도 센서로 사용되는 경우 TKE가 양수이며 저항 R3 및 R4 대신 측정 브리지에 포함되고 다이오드 VD1 대신 이러한 저항이 포함됩니다. 온도 범위의 하한 및 상한을 조정하는 절차는 동일하게 유지됩니다. 열 안정기의 전자 부품이 가열된 공간 외부에 있는 경우 장치의 정확도를 높이기 위해 온도 보상 제너 다이오드 VD2(예: D818 또는 KS191 시리즈)를 설치해야 합니다. 문학
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