ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА

Термостабилизатор пригоден для применения в инкубаторах, где необходимо поддерживать повышенную положительную температуру окружающей среды с высокой точностью. Работает термостабилизатор от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц.

Принципиальная электрическая схема термостабилизатора повышенной точности приведена на рис.3.3. термостабилизатор состоит из входного устройства с цепями сигнализации и контроля; сетевого понижающего трансформатора питания Т1; выпрямителя, собранного на четырех диодах и работающего на емкостную нагрузку; импульсного выходного трансформатора Т2 и устройства контроля и регулирования температуры в инкубаторе.

Входное устройство термостабилизатора обеспечивает подключение к сети переменного тока при помощи электрического соединителя XI, смонтированного с электрическим кабелем, имеющим повышенную электроизоляцию; предохранение первичных цепей от перегрузок и коротких замыканий при помощи плавкого предохранителя FU3; сигнализацию о включении термостабилизатора в сеть переключателем S1 и индикаторной лампой HL1.

Сетевой понижающий трансформатор питания Т1 изготавливают на броневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ. Трансформатор имеет одну катушку с двумя обмотками с коэффициентом трансформации, равным 24. Первичная обмотка рассчитана на подключение к сети напряжением 220 В. При изготовлении трансформатора необходимо уделить особое внимание межвитковой и межобмоточной изоляции для повышения электробезопасности при работе. Моточные данные сетевого трансформатора приведены в табл.3.2. Сетевой трансформатор обеспечивает первую ступень гальванической развязки электронных цепей контроля и регулирования от сети переменного тока, расчетный уровень выпрямленного напряжения и, как указывалось выше, дополнительную электробезопасность при эксплуатации термостабилизатора. Трансформатор самодельной конструкции может быть заменен на трансформатор унифицированной конструкции типов Т8–220–50, ТН7–127/220–50.

Таблица 3.2. Моточные данные трансформаторов, применяемых в термостабилизаторе для инкубатора

Тип трансформатора

Тип магнитопро-вода и марка стали

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

Сопротивление постоянному току. Ом

Т1 броневой, с одной катушкой

Т2 кольцевой, тороидальный

ШЛ 12x25 3312 (толщина 0,35 мм), витой, ленточный К18x12x4 феррит марки 2000НМ

Экран

II III

1–2

0 3–4

5–6 1–2 3–4

ПЭВ-2 0,18 ПЭВ-2 0,31 ПЭВ-2 0,49

ПЭЛШО 0,17 ПЭЛШО 0,17 ПЭЛШО 0,17

1430

1 слой

50 50 50

115 1,2

4 4

Импульсный трансформатор Т2 изготавливают на кольцевом маг-нитопроводе из магнитомягкого феррита марки 2000НМ. Моточные данные импульсного трансформатора приведены в табл.4.2. Вместо самодельного трансформатора можно применить трансформатор унифицированной конструкции типа ТИ210 или ТИМ210. Импульсный трансформатор обеспечивает вторую гальваническую развязку нагрузочного ТЭН от сети переменного тока. При изготовлении этого трансформатора необходимо также принять меры по усилению межвитковой и межобмоточной изоляции: рекомендуется выполнить пропитку изоляционными лаками, обеспечивающими сопротивление изоляции не менее 20 МОм и позволяющими выдерживать испытательное напряжение не менее 600 В (эф.).

Выпрямитель выполнен по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех диодах VD1 — VD4, характеризуется полным использованием габаритной мощности трансформатора Т1, повышенной частотой пульсации выпрямленного напряжения, пониженным обратным напряжением на диодах и более высоким падением напряжения на диодном комплекте. Работает выпрямитель на емкостный фильтр, собранный на оксидных конденсаторах С1 и С7. Фильтр предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. На выходе выпрямителя установлен плавкий предохранитель, за1цищающий устройство контроля и регулирования температуры от коротких замыканий.

Устройство контроля и регулирования температуры в инкубаторе состоит из трех электронных деталей: тринисторного, переключающего и мультивибратора, работающих вместе с импульсным трансформатором. Переключающее устройство выполнено на транзисторах VT3, VT4. Включенные в эмиттерную цепь этих транзисторов выпрямительные диоды VD8, VD9 позволяют повышать точность поддержания температуры за счет нелинейности их характеристики. Примененное переключающее устройство характеризуется тем, что оно может сохранять сколь угодно долго одно из двух своих состояний устойчивого равновесия и скачкообрназно переключаться по сигналу терморезистора R12 из одного состояния в другое. При помощи резистора R11 устанавливают пределы регулирования температуры, а при помощи резистора R13 задают конкретное значение, не выходящее за эти пределы. Если температура в инкубаторе увеличивается, то сопротивление терморезистора уменьшается и при заданном нижнем пороге напряжения переключающее устройство изменяет свое состояние и сигнал передается на мультивибратор.

Мультивибратор, собранный на транзисторах VT1 и VT2, характеризуется частотой генерации, значение той определяют номинальные значения сопротивлений резисторов R6, R3 и емкостей конденсаторов С4, СЗ. Автоматический полупроводниковый термостабилизатор предназначен для эксплуатации в условиях умеренно холодного климата при температуре окружающей Среды от ^-25 до +50 °С, относительной влажности воздуха до 93 % при температуре +20 °С и атмосферном давлении в пределах 200.900 мм рт.ст. термостабилизатор характеризуется высокой точностью регулирования и поддержания температуры в замкнутом объеме, надежностью работы в жестких условиях эксплуатации, повышенной электробезопасностью и достаточной мощностью подключаемой нагрузки, а также простотой схемотехнического решения. Работает мультивибратор на частоте 18 кГц.

Тринисторный узел выполнен на двух тринисторах VS1, VS2 и двух диодах VD1, VD2. Как видно из схемы, вторичные обмотки им-пульснбго трансформатора подключены к управляющим переходам тринисторов через выпрямительные импульсные диоды. Такая схема включения тринисторов обеспечивает выравнивание нагрузки в каждом полупериоде управляющего импульса и пропускает только положительное напряжение на управляющем узле тринистора. Срабатывает тринисторный ключ только после того, как температура в инкубаторе повысится до порога срабатывания переключателя на транзисторах VT3 и VT4, который в свою очередь разрешит работу мультивибратора на транзисторах VT1 и VT2. Необходимо заметить, что связь между транзисторами VT3 и VT1 непосредственная, поэтому если первый транзистор открыт, то второй — закрыт.

При снижении температуры, а следовательно, при увеличении сопротивления терморезистора R13 сверх заданного верхнего порога срабатывания переключатель снова скачкообразно переключается в прежнее положение и разрешает работу мультивибратора, импульсы того открывают тринисторный ключ через импульсный трансформатор Т2. После открывания тринисторов напряжение начинает поступать на теплонагреватель RH. Температура в инкубаторе вновь повышается. Встречно-параллельное включение тринисторов, примененное в данной схеме, позволило отказаться от выпрямительного моста для питания тепло-нагревательного элемента. Такое включение обеспечивает прохождение и отрицательной, и положительной полуволн сетевого напряжения переменного тока в нагрузку.

Первичная обмотка импульсного трансформатора Т2 подключена к коллектору транзистора VT2 через разделительный конденсатор С2, так же как и к коллектору транзистора VT1. Таким образом, мультивибратор передает импульсы на первичную обмотку в двух направлениях, что позволяет полностью использовать габаритную мощность импульсного трансформатора.

При включении термостабилизатора в сеть и замыкании контактов переключателя SA1 включается индикаторная лампа, сигнализирующая о готовности к работе, и напряжение переменного тока подается на трансформатор Т1 и на нагрузочное сопротивление резистора RH, если открыты тринисторы VS1 и VS2. Этот процесс происходит автоматически с цикличностью, зависящей от мощности теплонагревательного элемента, характеристики транзисторного переключателя, температуры окружающей среды, тепловой инерции инкубатора, зависящей от объема, и от разности между значениями установленной температуры.

Светодиод, включенный в первичную обмотку импульсного трансформатора Т2, начинает светиться в момент включения тепло-нагревательного элемента.

В термостабилизаторе применены элементы следующих типов: резисторы Rl — RIO, R14 типа ВСа, Rll, R13 типа СП-I, R12 типа КМ-4; конденсаторы С1 типа К50–6, С2 — С6 — КМ-6-Н90–25В, С7 — К52–1; предохранители FU1 — FU3 типа ПМ-1; переключатель SA1 типа ГИТ — 1–1; сетевой понижающий броневой трансформатор Т1 типа ШЛ, импульсный трансформатор Т2 типа ТИМ; электрические соединители XI типа «вилка», Х2 — Х5 — контактные зажимы.

Основные технические данные термостабилизатора для инкубатора

Напряжение питающей сети переменного тока, В. 220

Пределы изменения напряжения питающей сети переменного тока, В 187.242

Максимальная мощность термоэлектронагревателя, Вт 1500

Пределы регулирования температуры внутри инкубатора, °С 0.50 Точность регулирования и поддержания температуры внутри инкубатора, °С ±0,1

Напряжение переменного тока на выходе трансформатора питания Т1, В 9. 10 Ток, потребляемый термостабилизатором, мА:

без подключенной нагрузки 200

с максимальной нагрузкой . 10000

Номинальное сопротивление нагрузки, Ом. 22.25

КПД, не менее. 0,75

Указатель Назад Вперед

При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна!

Правообладатели статей являются их правообладателями. Информация получена из открытых источников.

Лаборатория домашней безопасности

Схемы и идеи систем безопасности для самостоятельного изготовления

ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА