назад

Схема за задаване на съпротивления, пропорционални на температурата, Иван Парашкевов, Радио, телевизия, електроника 1997/7/стр.26,27
Основните причини, поради които се налага да се търсят начини да се имитират температурите в обхвата, в който работи терморегулатор или термометър с термодатчик от типа Pt100, Cu100 или подобни, са следните: 1. Термодатчиците са стандартни, което предполага, че при евентуалната им повреда, те могат да бъдат заменени с други от същия тип с температурна характеристика, еднаква с тази на повредените. 2. Не е необходимо при замяната да се прави пренастройка на устройството, на което се извършва подмяна на датчика. 3. Не е необходимо да се използва термокамера, с която да се задават температури от обхвата на работата на устройството. 4. Има възможност да се проверява работата на устройството, когато то се намира на обекта, чиято температура измерва или регулира.
Изброените условия могат да бъдат удовлетворени от добре известните магазинни съпротивления, с помощта на които могат да се задават съпротивления с висока точност (няколко знака след запетаята), и при конструирането на терморегулатори и термометри, работещи с подобна точност, използването им е неизбежно.
В практиката често се прави компромис между измерваното и регулирането на температурата с точност до части от градуса и разумната цена на електронния термометър – терморегулатор. Това довежда до създаването на подобни устройства, които работят с точност около 1 С, ако се поддържа предварително избрана температура, или с няколко десетки градуса, ако терморегулаторът е обхватен. В такива случаи е възможно магазинното съпротивление да се замени от предварително подбран набор от резистори с променливо и постоянно съпротивление, които съответстват на избрани температури от обхвата на работа на конструирания термометър-терморегулатор. Това означава, че при използването на галетен превключвател с 11 положения, могат да се зададат 11 съпротивления, които съответстват на 11 температури. С други думи, избраният температурен обхват може да се провери в този случай в 11 точки, като първата и последната точка е желателно да съвпадат с началото и края на избрания температурен обхват на устройството, чиято работа се проверява. Освен стъпално с галетния превключвател, изменението на съпротивленията, пропорционални на температурата, може да се извърши и плавно с помощта на потенциометър. Неудобството на този вариант на решение на проблема е необходимостта от цифров омметър, с който трябва да се измерва съпротивлението на потенциометъра (средният и един от другите два извода са свързани), преди той да бъде използван при проверката, вместо термодатчик.

На принципната схема (фиг. 1) е показано устройство, което удовлетворява посочените изисквания. Компромисът, който се прави в случая, се свежда до точността на задаване на съпротивленията, пропорционални на температурата. В дадения случай, това става с точност до един знак след запетаята, като закръглянето се прави съгласно данните от стандарта [1,2] с помощта на тример-потенциометрите RP1 – RP11. Основното предимство на предложената схема е възможността за пренастройката и за няколко минути с тример – потенциометрите RP1 – RP11, което позволява устройството да се използва в произволен температурен обхват. Освен това кутията, в която то се монтира, се получава с обем около 10 кв. cm, което го прави удобно за пренасяне.
Светодиодите VD1 – VD11 отговарят на всяко от 11 – те положения на превключвателя SA1 и съответстващите на тях температури. С превключвателя SA2 към изходните клеми на устройството се свързва или един от тример – потенциметрите RP1 – RP11, или потенциометърът RP12. С него различните съпротивления се задават плавно при задължителен контрол непосредствено от цифров омметър преди момента на включването на RP12 вместо термодатчик.

В табл. 1 [1,2] е даден набор от 11 твмператури за настройка и проверка на термометър – терморегулатор с точност на измерване и фргулиране на температурата, не по – лоша от +/- 1 С в обхвата от минус 50 до 127 С. Тример – потенциометрите RP1 – RP11 са от типа ДЖ-3 или

СП5-2 и са със съпротивления в границите от 100 до 330 Оm. При необходимост последователно на някой от тример потенциометрите може да се свържат резистори от типа TR-161 или подобни. Това се налага, ако при настройката с помощта на цифров омметър не може да се получи зададеното от стандарта съпротивление, пропорционално на температурата с точност в конкретния случай до един знак след запетаята.
При включването на предложеното устройство вместо термодатяик от типа Cu100, работата с него след предварителната и настройка съгласно [1,2] e аналогична.
ЛИТЕРАТУРА
1. БДС 16713-87 (СТ на СИВ 1057-85).
2. Куртев, И., Д. Самоковлийски, Е.Янков. Измерване на температура. С., Техника, 1982.

Устройство за подбор на транзистори – термодатчици Иван Парашкевов, Радио, телевизия, електроника 1993/5/стр.7,8
При използването на полупроводникови елементи като температурни датчици, често възникват трудности, свързани с тяхната взаимозаменяемост.
Прилагат се три начина за получаване на термодатчици с идентични характеристики:
1. Сортиране на полупроводникови датчици на групи с приблизително еднакви параметри.
2. Регулиране и настройка на електрическата схема, в която са включени твмпературните, полупроводникови датчици.
3. Използване в определено съотношение и на двата метода.
В радиоконструкторската практика, особено при многоточково измерване или контролиране на температури, често се препоръчва третият начин [3].

Предложената на фиг. 1 схема дава възможност да се получи зависимостта Ube = f(T) на падението на напрежение върху преход база – емитер на изследваните транзистори в зависимост от температурата на обкръжаващата ги среда при зададен предварително ток Iпр на прехода. След начертаването на характеристиките при необходимост могат да се подберат транзистори с максимално близки зависимости Ube = f (T).
Устройството се захранва със стабилизирани напрежения +/- 12 V и +5 V. Опорното напрежение +5 V се използва от генератора на ток, реализиран с интегралната схема DA и транзистора VT. С потенциометъра RP се регулира токът в колекторната верига на VT. Зададеният ток се отчита от амперметъра PA1, а полученото напрежение върху изводите на преходите база – емитер на изследваните транзистори се измерва с цифровия волтметър PA2.

На фиг. 2 са показани експериментално получени характеристики Ube = f (T) на транзистора 2Т3167 в обхвата от 0 до 70 С [3, 4, 5].
Препоръчва се работата с устройството да се извършва в следната последователност:
1. Изследваните транзистори се поставят в подходяща термокамера, температурата в която се поддържа с необходимата точност.
2. С потенциометъра RP1 се задава необходимият ток на преходите, като големината му се следи по показанието на амперметъра PA1 (например от 50 до 500 мкА).
3. Изчаква се установяването на температурата в термокамерата. Препоръчва се да се започне с начална температура, която е в обхвата от -25 до 125 С.
4. С превключвателя SA се превключват последователно предварително означените с пореден номер транзистори VT1 … VT11, а с цифровия волтметър PA2 се измерва падът на напрежение върху всеки преход.
5. Задава се следващата температура. В конкретния случай това може да е крайната температура на необходимия обхват в границите, посочени в т.3, тъй като характеристиките са линейни [2].
При необходимост от едновременно изследване на няколко десетки транзистора, превключвателят SA трябва да се замени с подходящо свързани аналогични превключватели.
На фиг.3 е показано разположението на елементите върху

платката, на фиг. 4 – графичният и оригинал. Устройството е реализирано на двустранно фолиран стъклотекстолит с размери 40 х 30 mm.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дульнев, Г.Н. и др. Методы расчета теплового режима приборов. М., Радио и связь, 1990.
2. Кривоносов, А.И. Полупроводниковые датчики температуры. М., Энергия, 1974.
3. Спокойный, Ю.Е., В.В. Сибиряков, Тепломассообмен в радиоэлектронной аппаратуре. Одесса, 1988.
4. Endler, B. Digitalthermometer auf der Basis C520D.- Funjamateur, 1984, N 6.

Измерване на топлинния режим на термокамера, Иван Парашкевов, Милчо Мачев, Радио, телевизия, електроника, 1993/10/стр. 4-7.
В практиката често се налага да се поддържа една и съща температура в обем от няколко кубически метра въздух. Обикновено се работи с термокамера, в която се използва съчетание от термодатчик и един или няколко нагревателя (компресора), което независимо от наличието на вентилатори за размесване на въздуха, е недостатъчно за постигане на еднаквост на температурата във всички точки на пространството на термокамерата. Всичко това налага в процеса на работа с нея да се осъществява многоточков, дистанционен комтрол на температурата на въздушното и пространство в широк, температурен обхват.

Предложената на фиг. 3 принципна схема е предназначена да осигури четири напрежения, пропорционални на измерените температури в границите от -50 до 150 С с точност, по – добра от +/- 1,0 С, и дава възможност за тяхното ръчно или програмно, последователно превключване. Изборът на едно от четирите напрежения се осъществява от двоичен код. Като термодатчици са използвани медни (Cu100) или платинени (Pt100) терморезистори, включени по трипроводна схема, които имат съпротивления 100 Om, при температура 0 С (фиг. 1) [1,2].

Функционалната схема на разглежданото устройство е предложена на фиг. 2. Тя е съставена от четири канала, всеки от които е реализиран с измервателен мост (ИМ) и измервателен усилвател (ИУ). Четирите напрежения, пропорционални на измерените температури, се подават на работните входове на аналоговите ключове (АК), работата на които се управлява от устройството за последователен избор на канал. Като източник на захранващо напрежение за всички ИМ е използван стабилизатор на напрежение 9 V. Всеки от четирите ИМ е

осъществен от четири резистора – 10 кОm, 10кОm, 78,7 Оm - Cu100 (80,00 Оm –Pt100), три от които са прецизни и термоустойчиви, а четвъртият е термодатчикът. При температура -50 С на пространството, в което той се намира, в измервателния диагонал на моста се получава напрежение 0 V. При повишаване на температурата на термодатчика ВК до максималната 150 С, напрежението в изхода на ИМ се увеличава линейно и постъпва на входа на съответния ИУ. При температура -50 С напрежението на изхода на ИУ е 0 V, a при 150 С съответно 5,12 V. Предвидените тример – потенциометри RP2, RP4, RP6, RP8 са предназначени за осигуряване на напрежение 0 V на изходите на ИУ при температура -50 С. С тример – потенциометрите RP1, RP3, RP5, RP7 се регулира напрежението в изходите на ОУ при температура 150 С да е равно на 5,12 V.
Четирите аналогови ключа са реализирани с ИС DD3. Тяхното предназначение е да пропуснат на изхода на схемата само едно от постъпващите на работните входове на аналоговите ключове напрежения.
Устройството за последователен избор на канал е реализирано с ИС DD1 (четири инвертора) и DD2 (дешифратор). Те са предназначени за последователно избиране на указаните четири канала чрез съответния двоичен код, подаден на входовете на DD2. В изходите на инверторите DD1.1 – DD1.4 се получава един сигнал с ниво лог. 1 и три с ниво лог. 0. По такъв начин винаги се отпушва само един АК. В неговият изход се пропуска напрежение пропорционално на измерената температура и обработено от съответния ИУ.
Стабилизаторът на напрежение 9 V е реализиран с ИС DA3. Той е предназначен да осигури това напрежение с точност до втория знак след запетаята за захранване на ИМ.
Настройка. С тример – потенциометъра RP9 се регулира напрежението в изхода на стабилизатора да е равно на (9,00 +/- 0,03) V. На мястото на термодатчиците BK-1 – BK – 4 се включват по трипроводна схема магазинни съпротивления. Настройката може да се започне с първия измервателен канал. С първото магазинно съпротивление (ако BK – 1 е термодатчик от типа Cu100) се задава съпротивление 78,7 Om, съответсрващо на температура -50 С. С второто, третото и четвъртото магазинно съпротивление се задават произволни съпротивления в границите от 78,7 Om до 163,9 Om, например 110 Om. С тример – потенциометъра RP2 напрежението в изхода на първия ИУ (извод 12 на ИС DA1) се регулира да влезе в границите от 0,0000 до -0,0099 V. С магазинното съпротивление се задава съпротивление 163,9 Om. С тример – потенциометъра RP1 се регулира изходното напрежение в границите от 5,10 до 5,12 V, което съответства на температура 150 С. Регулировките се повтарят минимум два пъти до получаване на повтаряемост на изходните напрежения, съответно при зададени температури -50 и 150 С.
Настройката на останалите измервателни канали се осъществява по аналогичен начин. И в този случай на входовете на тези ИМ, чиито ИУ не се регулират, се задават съпротивления 110 Om.
Работата на устройството за последователен избор на канал се проверява чрез подаване на управляващите входове на дешифратора DD2 на подходящи логически комбинации, съответстващи на числата 1,2,3 и 4. В общия изход на АК (ИС DD2 изводи 02, 04, 08, 10) трябва да бъде измерено напрежението, пропорционално на температурата, зададена на измервателния канал със съответен пореден номер от 1 до 4.

Ако се използват като термодатчици, терморезистори от типа Pt100, резисторите R03, R10, R17, R24 се заменят със съпротивления, равни на 80, 00 Om [1,2]. Настройката се прави в същата последователност.

Окончателната проверка на предложената на фиг. 3 схема се извършва след свързването и с аналогово – цифров преобразувател с аналогово цифров преобразувател с цифрова индикация на температурата по предложената таблица [1, 2, 6]. По такъв начин се проверява и точността на измерването в обхвата от -50 до 150 С.

Устройството е реализирано на печатна платка от двустранно фолиран стъклотекстолит с размери 145 х 100 mm. На фиг. 4 е показано разположението на елементите върху платката, на фиг. 5 – фолийната и картина от страната на елементите, а на фиг. 6 – от страната на спойките. Всички резистори от ИМ и ИУ са от типа TR161 или подобни. При необходимост от голяма от +/- 1,0 С точност на измерване трябва да се извърши термостатиране на платката [3]. Ako един или няколко от термодатчиците BK1 – BK4 не се използват, на тяхно място се включва задължително резистор със съпротивление 100 – 120 Om.
ЛИТЕРАТУРА
1. Куртев, И., Д. Самоковлийаки. Е. Янков. Измерване на температура. С., Техника, 1982.
2. БДС 16713- 87 (СТ на СИВ 1057-85).
3. Калчев, Н. Преобразувател съпротивление – код за прецизни температурни измервания. – Електропромишленост и приборостроене, 1990, N 5.
4. Стаднык, Б.И. и колл. Цифровые портативные термометры. – Приборы и системы управления, 1990, N 1.
5. Златаров, В., Р. Иванов, Г. Михов. Приложение на микропроцесорни системи в електронни устройства. С., 1984.
6. Нейчев, С., Христов. Монолитен 12 – разреден аналого – цифров преобразувател СМ757. – Електропромишленост и приборостроене, 1990, N 5.

Приставка за 10 – точково измерване на температура Иван Парашкевов,   Радио, телевизия, електроника, 1996/8/стр. 6,7
В практиката често се налага да се получава информация за температурата на определен обект не само в една точка от него, както това става при използването на почти всички термометри, а в няколко точки. При подобна ситуация възниква проблемът, свързан с многоточковото измерване на температурата. Решението му позволява да се намали неколкократно количеството на експериметите и за много кратък период от време да се измерят няколко температури.
При разработката на различни радиоелектронни устройства, отделни елементи от които разсейват от порядъка на десетки и стотици ватове, особено в първоначалните и етапи, е необходимо да бъде оценен топлинният режим на разработвания блок или възел. Точчността на измерването може да бъде и +/- 2 С и получените резултати могат да носят ориентировъчен характер. В такъв случай не е задължително да се използва стандартен измервателен уред, а е възможно за тази цел да се приспособи самостоятелно изпълнен едноточков термометър.
При експериментална проверка на топлинния режим на радиоелектронна апаратура, която разсейва значителна мощност и корпусите на отделни нейни елементи се нагряват до 100 и повече градуса, става очевидна необходимостта от наличието на няколко датчика. Желателно е те да са стандартни, да позволяват температурата да се измерва до 200 С, да са с малки размери, да имат линейни температурни характеристики и да е възможно свързването им към проводници с дължина от порядъка на няколко метра [1,6,7].
Един от видовете термодатчици, които могат да се приложат в случая, са терморезисторите Pt100. Известно е, че тяхното използване при включването им в измервателен мост с още три резистора изисква те да бъдат свързани по трипроводна схема, за да се намали влиянието на съединителните проводници [1].

На фиг. 1 е предложена принципна схема на устройство, с помощта на което могат да се превключват ръчно 10 термодатчика от типа Pt100. Изходът на устройството (гнездовият съединител XS11) се свързва към вход на електронен термометър или към оммметър по трипроводна схема.
Използваният превключвател SA е с три направления и единадесет положения, от които се използват 10. Първото направление с означение SA1.1 се използва за превключване на 10 индикаторни светодиода, всеки от които съответства на едно от положенията на превключвателя. Второто направление SA1.2.на превключвателя, превключва изводите на термодатчиците RK1 – RK10, които усковно са означени с 1.
Третото направление – SA1.3, превключва вторите изводи на термодатчиците, условно означени с 2. От точките с това означение към съединителите XS1 – XS10 отиват по два проводника, първите от които се превключват от SA1.3, а вторите се свързват към общия проводник „маса”, посредством извод 5 на съединителите XS1 – XS10.

На фиг. 2 е показана принципната схема на свързването на предложената на фиг. 1 приставка към електронен термометър, който използва същия датчик от типа Pt100, включен в мостова схема [3,4]. От схемата става ясно, че принципът на работа на електронния термометър не се променя и си остава същият и след присъединяването му към приставката. Независимо от

това на кое положение е превключен SA, постоянно работи само съответстващият на него термодатик, което по същество повтаря ситуацията, при което се работи само с един термодатчик [3,4].
Резисторът R, означен на фиг. 2 със звездичка се използва при задаване на обхвата на електронния термометър, поради което има различни съпротивления в принципните схеми на цифровите термометри [3,4].

На фиг. 3 е предложен вариант на разположение на гнездовите съединители XS1 – XS11, светодиодите VD1 – VD10 и превключвателя SA на лицевата плоча на приставката за включване на 10 термодатчика от типа Pt100. Гнездовите съединители

XS1-XS11 са от широко разпространениете букси с три и пет
извода, които намират приложение в нискочестотната техника при запис и възпроизвеждане на звук. Светодиодите VD1 – VD10 са от типа VQA13. Превключвателят SA е с три направления, всяко от които има най – малко 10 положения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Куртев, И., Д. Самоковлийски, Е. Янков. Измерване на температура. С., Техника, 1982.
2. Парашкевов, И. Електронен термометър със светодиодна индикация. – Радио, телевизия, електроника, 1993, N 6.
3. Парашкевов, И., М. Мачев. Измерване на топлинния режим на термокамера. – Радио, телевизия, електроника, 1993, N 10.
4. Мачев, М., И. Парашкевов. Цифров темометър с ИС СМ757. – Радио, телевизия, електроника, 1993, N 12.
5. БДС 16713 – 87 (СТ на СИВ 1057 – 85).
6. Роткоп, Л., Ю. Спокойный. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М., Сов. радио, 1976, 232 с.
7. Спокойный, Ю., В. Сибиряков. Тепломассобмен в радиоэлектронной аппаратуре. Лабораторный практикум: Учеб. Пособие. – К.: Одесса. Выща шк. Головное изд – во, 1988, 224 с.


Електронен термометър с цифрова индикация Иван Парашкевов
Радио, телевизия, електроника 1996/4/стр.8-12

На фиг. 1 е предложена структурната схема на електронен термометър, който намира приложение за контролиране и измерване на температури в обхвата от минус 63 до +63 С с грешка, не по – голяма 0т +/-1 С в интервала от минус 35 до +63 С. Като температурен датчик е използван транзистор в пластмасов корпус от типа 2Т3167, като е използвана известната линейна зависимост на падението на напрежение върху емитерния му p-n преход от температурата [1,2,6]. Изборът на долната и горната граница на измервателния обхват съвпада с възможностите на използваните принципни схеми за обработка на аналоговия сигнал, който се получава в изхода на аналоговата част на разглеждания електронен термометър и неговата цифрова индикация [3,4].
Източникът на образцово напрежение 1 и генераторът на ток осигуряват необходимите електрически изисквания, които са задължителни, за да стане възможно използването на транзистора VT като термодатчик: компенсиращо напрежение, съответстващо на температура 0 С, и стабилен ток, големината на който не трябва да довежда до самонагряването на транзистора. [2, 6].
Напрежението +5 V в изхода на източника на образцово напрежение се поддържа без изменение до втория знак след запетаята. Големината на константния ток Iпр, който протича през емитерния преход на термодатчика VT, е избрана да бъде равна на 100 мкА [1,2].
Източникът на компенсиращо напрежение 3 се настройва да осигурява Uk, равно на спада на напрежението върху използвания p-n преход на VT при температура 0 С. Както е известно, този спад на напрежение намалява с увеличаването на обкръжаващата термодатчика VT температура [6]. На фиг. 1 това изменящо се напрежение е означено с Ut. Двете отбелязани напрежения (Uk и Ut) постъпват на двата входа на диференциалния усилвател 4. В изхода му се получава напрежение Uизх, което в измервателния обхват от минус 63 С до +63 С се изменя от минус 5,12 V до +5,12V. На температура 0 С съответства напрежение 0 V. От изхода на диференциалния усилвател, напрежението Uизх постъпва на входа на преобразувателя на ниво 5, който има за задача, независимо от посоката на изменението на напрежението Uизх, в изхода 5 – то стъпало да се изменя в интервала от 0 до +5,12 V. Компараторът 6 за „-t” се използва за управление на знака „-„ в индикацията. АЦП заедно с източника на опорно напрежение 9 се използва за преобразуване на напрежението Uизх пропорционално на температурата в двоичен осемразреден код. Полученият от АЦП (8) двоичен код се преобразува от преобразувателя 10 в двоично – десетичен код, след което се подава на дешифраторите 11 и цифровите индикатори 12. Всички необходими захранващи напрежения се осигуряват от захранващия блок 13.

На фиг. 2 е предложена експериментално получената зависимост Ube = f(t), която съответства на използвания като термодатчик транзистор в пластмасов корпус от типа
2Т3167 [5]. Известно, е, че за всеки отделен транзистор, графиките ще бъдат подобни, но различни [5,6]. Това е важна особеност, характерна за транзисторните термодатчици, която затруднява непосредствената замяна на термодатчика при неговата евентуална повреда и довежда до следваща настройка на аналоговата част на цифровия термометър, съответстваща на параметрите на новия транзистор.

На фиг. 3 е дадена принципната схема на аналоговата част и на захранващия блок на цифровия термометър. Тя съответства на блоковете от фиг. 1 с номера от 1 до 4 заедно със захранващия блок 13. Останалите блокове, които се отнасят към цифровата част и индикацията на електронния термометър, не се разглеждат в статията, тъй като са разгледани подробно в [3, 4].
С интегралната схема (ИС) 1РН723 е реализиран източникът на образцово напрежение +5 V. С ИС DA2.1 e осъществен генераторът на стабилен ток, необходим за работата на транзистора VT2 като термодатчик. Големината на този ток се регулира с тример – потенциометъра RP1 и е избрана да е равна на 100 мкА [2, 6]. С делителя на напрежение R5, RP2 и R6 е реализиран източникът на компенсиращо напрежение. Точната му стойност се получава експериментално и е равна на спада на напрежението върху емитерния преход на термодатчика VT2 при 0 С. В конкретния случай за изследвания транзистор VT2, както се вижда от фиг. 2, тя е равна на 621 mV и трябва да се зададе с тример – потенциометъра RP2. С ИС DA2.2 e изпълнен диференциален усилвател (DA2.1 и DA2.2 са в един корпус), в изхода на който (изв. 10) се получава напрежение, пропорционално на разликата от напреженията Ut и Uk. Горната граница на измервателния обхват (в конкретния случай равна на 5,12 V) се задава с тример – потенциометъра RP3.
С ИС DA3, DA4 и DA5 са реализирани стабилизаторите на напрежение за +5 V, +12 V и -12 V. ИС DA3 задължително се поставя на радиатор с повърхност, не по – малка от 120 cm кв, за да се осигури прегряване на корпуса и, не по – голямо от 10 – 15 С от температурата на въздуха в кутията на електронния термометър [7]. ИС DA4 се поставя на радиатор само при необходимост от дублиране на цифровата индикация със светодиодна, въвеждане на звукова сигнализация и др.
Настройка. Върху извод 06 на ИС DA1 се проверява за наличието на напрежение (5+/-0,03)V. При необходимост, то се регулира с изменение на съпротивлението на резисторите R1 и R2. В емитерната верига на транзисторния термодатчик VT2 се включва амперметър с обхват на измерване 0,5 mA. С тример – потенциометъра RP1 токът през термодатчика VT2 се регулира да бъде равен на 100 мкА [1,2,6]. VT2 с добре изолирани изводи се поставя в смес на топящ се лед с дестилирана вода, температурата на който се контролира с образцов живачен термометър да е равна на 0 С. С цифров волтметър се измерва спадът на напрежение на прехода емитер на термодатчика VT2. Полученият резултат се записва и се задава с помощта на тример – потенциометъра RP2, за да се използва като компенсиращо напрежение Uk. Термодатчикът VT2 се закрепва във въздушното пространство на термокамера, в която се поддържа температура, равна на +63 С. Както и при настройката при 0 С, температурата се измерва от образцов, живачен термометър и е желателно, тя да не се променя с повече от +/- 0,1 С. С тример – потенциометъра RP3, изходното напрежение на аналоговата част на цифровия термометър (на средния извод на RP3) се регулира да е равно на 5,12 V. Двете регулировки (при 0 С и при +63 С) се повтарят няколкократно до получаване на повтаряемост на показанията на цифровия волтметър, включен към средния извод на тример – потенциометъра RP3.
Цифровата част на електронния термометър и индикацията, разгледани подробно в [3,4] (блокове от 5 до 12 на фиг. 1), изисква две настройки. Първата регулировка се прави в източника на опорно напрежение на АЦП 757. Върху извод 18 на АЦП трябва да бъде измерено напрежение +5,12 V. To се задава с тример – потенциометъра RP23 от [3]. Последната регулировка се прави при напрежение минус 5,12 V, подадено на входа на цифровата част, което съответства на температура минус 63 С. Най – лесно това напрежение може да бъде зададено от потенциометър със съпротивление например 10 кOm, двата крайни извода на който са свързани към напрежение, което да осигури на входа на цифровата част на електронния термометър възможност за задаване в обхвата от 0 до минус 5,12 V. Средният му извод се свързва към общата точка на резисторите R12 и R13 от схемата, предложена в [3]. С нововъведения потенциометър се задава напрежение -5,12 V, което трябва да доведе до индикиране на температура минус 63 С. Това става с помощта на тример – потенциометъра RP16 от [3], който се върти до установяването на числото 63. Едновременно се проверява за светването на знака „-„,
управляван от компаратора за „-„ t (блок 6).
След завършване на регулировките на аналоговата (блокове 1,2,3, 4 и 13) и цифровата част (блокове от 5 до 12) те се свързват, както е показано на фиг. 1, аналогично на публикуваните в [3, 4], където като термодатчик бе използван терморезистор от типа Pt100 или Cu100. Okoнчателната проверка на работата на цифровия термометър се извършва с помощта на подходяща термокамера и образцов живачен термометър, показанията на който се сравняват с тези на разглеждания в статията. Грешката не трябва да е по – голяма от +/-1 С в обхвата от минус 35 до +63 С.
Предложената принципна схема на аналоговата част на електронния термометър е реализирана на платка от двустранно фолиран стъклотекстолит с размери 150 х 80 mm.

На фиг. 4 е предложено разположението на елементите на платката, на фиг. 5 – фолийната и картина от страната на елементите, а на фиг. 6 – от страната на спойките.

За мрежов трансформатор може да се преработи всеки трансформатор с подходящи размери, който да е в състояние да осигури три вторични напрежения съответно ~10 V/0,4 A, ~15 V/ 0,05 A, и ~15 V/0,02 A, необходими за стабилизаторите на напрежения +5 V, +12 V и -12 V. Радиаторите за ИС DA3 и DA4 се изработват от алуминии с дебелина 1,5 mm. Задължителният радиатор за ИС DA3 се състои от 4 части. Трите от тях са с форма на буквата „П”, като при монтаж влизат една в друга, а четвъртата е с форма на буквата „Г”. Тя се монтира, както е показано на фиг. 4, и върху нея се стяга ИС DA3. Външните размери на така получения радиатор са: дължина 52 mm, широчина 38 mm, височина 16 mm. Използването на радиатора осигурява собственото прегряване на ИС DA3 да не е по – голямо от 10 – 15 С от температурата на въздуха в кутията на електронния термометър [7]. Предвидено е място и за радиатор за ИС DA4. Използването му се налага само, ако към напрежението +12 V се включи допълнителна светодиодна или звукова имдикация, което ще доведе и до увеличаване на консумацията от намотката W3 на мрежовия трансформатор. Радиаторът се състои от две части с форма на буквата „Г”, които се монтират една върху друга, както е показано на фиг. 4.
На предложената печатна платка, аналоговият и цифровият общ проводник не са ени. При необходимост от включване на други, непредвидени в статията, аналогови стъпала, трябва да се корегира фолийната картина на елементите, с които е изграден стабилизаторът за +5 V. Съединяват се отделно от аналоговия общ проводник средният извод на DA3 и минусовите изводи на електролитните кондензатори С8 и С9, както е показано на фиг. 3. По този начин на печатната платка могат да бъдат получени два общи проводника в съответствие с фиг. 3. Един от вариантите да бъдат получени съпротивленията на резисторите R9 и R10 е да се използват по два последователно свързани резистора със съпротивления съответно по 1 МОm и 270 КОm.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kривоносов, А.И. Полупроводниковые датчики температуры. М., Энергия, 1974.
2. Endler, B. Digitalthermometer auf der Basis C520D.- Funkamateur, 1984, N 6.
3. Мачев, М., И. Парашкевов. Цифров термометър с ИС CM757.- Радио, телевизия, електроника, 1993, N 12.
4. Парашкевов, И. Цифров термометър с ИС СМ757.- Радио, телевизия, електроника, 1996, N1.
5. Парашкевов, И. Устройство за подбор на транзистори – термодатчици. – Радио, телевизия, електроника, 1993, N 5.
6. Буяльский, К.Е., В.В. Михайловский, В.Н., Сандула. Транзисторные датчики температуры для приборов систем охлаждения РЭА. Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРТО, 1976, N 1.
7. Роткоп, Л.Л., Ю.Е. Спокойный. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. М., Сов. радио, 1976.

Измерване на относителна влажност                                  инж. Ясен Диамандиев
Радио телевизия електроника 2000/5/стр. 19,20

Прецизното измерване на относителна влажност е важно при някои промишлени дейности (например съхранението на пресни плодове и зеленчуци). Описаната тук схема е реализирана с датчик на Valvo/Philips, представляващ кондензатор със специален диелектрик, който променя капацитета си в зависимост от относителната влага.
По – важните параметри на датчика са:
- капацитет (t = 25 C, Hrel = 43%, f = 100 kHz) 122 pF+\-15%;
- чувствителност (0,4+/-0,005)pF/% отн. влага;
- работната честота 1 kHz до 1 MHz;
- работна температура 0 – 60 С;
- максимално работно напрежение 15 V;
- относителна влага 1 до 90%.
Принципът за измерване на относителната влага се състои в измерване на честотата на сигнала, получен от генератор, в който „задаващият” кондензатор е самият датчик. В повечето схеми за измерване честотата се преобразува в напрежение, което се измерва и индикира, като грешката и нестабилността са относително големи.
В предлаганата разработка честотата се измерва директно с помощта на микропроцесорна система, като точността е 0,1%.
Блоковата схема на устройството за измерване на влага е показана на фиг. 1.

Използваният микропроцесор е МС6803 на Motorola (или CMOS вариантът на HD6303 на Hitachi), който има тактов генератор, 128 byte RAM, сервизен интерфейс и паралелни портове. Разбира се, може да се използва и по – модерният MC68HC11.
За измерване на честотата от сензора се използва тройният таймер MC6840, a стойността на относителната влага се получава след математичната обработка на измерената честота.
Принципната схема на сензора за влага е показана на фиг. 2.
Като генератор е използван таймер NE555, като по – особено е свързан извод 7. В този случай той се явява изход тип “отворен колектор”, който се свързва към входа на измервателната система (с pullup резистор). За заряд/разряд на времезадаващата верига (R5 + R6)/(C4 + S1) се използва изходът на таймера (извод 3). Резисторът R4 служи за повдигане на нивото на „лог 1” на изхода на таймера, което води до независимост на честотата на генерираното напрежение от захранващото напрежение. На практика честотата остава неизменна при захранващо напрежение 5 до 9 V.
С помощта на тример-потенциометъра R5 се извършва тариране на сензора.
Захранването е стабилизирано на 6 V с елемент U1-78L05. Това не е задължително, но осигурява максимална стабилност при работа на сензора.
Сензорът се оформя на малка печатна платка, като към изводите X1 – X3 се свързва съединителният кабел (спойки или клеми). За съединителен кабел може да се използва НЧ кабел с две жила, чиято дължина може да достигне 100 m.
Настройката на сензора се състои в следното: на мястото на датчика S1 се поставя кондензатор с капацитет 110 pf+/-1%. Към извод 3 на таймера 555 се свързва честотомер и с помощта на R5 се настройва честотата 15 000 Hz, която съответства на относителна влага 0%. Честотата за относителна влага 100% е 12 779 Hz+/-40 Hz.
Свързването на сензора към тройния таймер 6840 и конфигурацията му са показани на фиг. 3. Съединителният кабел се присъединява към клемите X1, X2 и Х3 (съответно захранващо напрежение, сигнал и маса).
Сигналът от сензора постъпва на входа на CMOS инвертора/тригер на Шмит през противошумовата верига R13/C5 и pul-up резистора R12. От изхода на инвертора сигналът постъпва на броячния вход на третия таймер от 6840.
Таймерите в чипа 6840 са свързани по следния начин: таймер 1 използва като тактов сигнал фазата „Е” от микропроцесора и произвежда изходен сигнал с период 2 ms (изход О1). Този сигнал се подава на броячния вход на втория таймер (извод 4), а изходът му (извод 3) се инициализира така, че да произвежда сигнал с период 2 s. Прекъсването от първия таймер (1 ms) се използва за възстановяване на индикацията.
Третият таймер се инициализира в режим „измерване на честотата”, като за база служи изходният сигнал от втория таймер.
Зависимостта на честотата на сензора от относителната влага е показана на фиг. 4.

Стойността на влагата се изчислява по формулата:

H% = ((Fh-f)/делтаF)*100 (1)

Където Fh е честотата при 0% относителна влага;
делтаF – разликата между честотите при 0% и 100% влага;
f – измерената честота.
Тъй като броенето на таймера е в обратна посока, за получаване на честотата f е необходимо прочетената стойност от регистъра на таймера да се извади от 65535 ($FFFF), след което да се и на две и чак тогава да се приложи уравнение (1).
При така построената система за измерване на относителна влажност, периодът на измерване (сканиране) е 2s, но това е многократно по – бързо от скоростта на изменение на влагата във въздуха.


Устройство за поддържане на влажността на въздуха      инж Иван Христов Парашкевов
Радио телевизия електроника 1998/1/стр. 19 – 22

В практиката често се налага да се измерва и поддържа с определена точност влажността на въздуха. Известни са следните методи за измерване на влажността на газове: абсорбционно – масов, кондензационен, психрометричен, електрически и по температурата на оросяване [1]. Голямо приложение намира психрометричният метод поради неговата простота и достатъчно голяма точност на измерването.
Психрометричният метод се основава на зависимостта между скоростта на изпарение на влагата в околната среда и влажността и. При този метод се измерва психрометричната разлика, т.е. разликата в температурата, измерена с обикновен термометър, tc и с термометър с навлажнена повърхност на термочувствителната част tм. Уредите, които работят на този принцип се наричат психрометри. Те имат два термометъра – термочувствителната част на единия от тях непрекъснато се навлажнява с вода от специален резервуар. Двата термометъра се обтичат от газа, чиято влажност се измерва. Вследствие на изпарението на влагата от повърхността на мокрия термометър, той показва по – ниска температура от сухия, който показва действителната температура на газа. Колкото по – малка е относителната влажност на газа (фи), толкова е по – интензивно изпарението на влагата от мокрия термометър, по – голям е разходът на топлина за изпарение, по – ниска е температурата на мокрия термометър tм и по – голяма е разликата
А = tc – tм.
Известна е зависимостта между относителната влажност (фи) и психрометричната разлика А [1]. На практика относителната влажност с достатъчна за практически цели точност може да бъде определяна по показанията на сухия и мокрия термометър с помощта на психрометрична номограма, построена по споменатата зависимост. Такава номограма е приложена на на фиг. [1,2,3].

Както се вижда от номограмата, един от възможните варианти за поддържане на определена относителна влажност (фи) може да бъде реализиран, като при зададена температура на въздуха, която се измерва по сухия термометър tc, се поддържа температурата tм, измерена по мокрия термометър. С други думи, за сух термометър може да се използва такъв термометър (терморезистор), който служи за поддържане на предварително зададена температура в разглеждания в конкретния случай въздушен обем. Като мокър термометър е удобно да се използва аналогичен терморезистор (поставен в защитен кожух), върху който може да се надене „чорап” от памучна тъкан, единият край на който е спуснат в съд с вода. Подразбира се, че резервуарите и на двата термометъра се намират в затворения въздушен обем, така също и споменатият резервуар с вода.
На фиг. 2 е предложена принципна схема на терморегулатор, който се използва за поддържане на температурата tм.

Предназначението му е, докато бъде достигната температурата tм (пропорционалана на необходимата в конкретния случай влажност), той да включи устройство, което да повишава влажността на въздуха (водна помпа, пулверизатор и др.) и при достигането на tм да го изключи. Температурата на изключване (tм изкл) се регулира с тример-потенциометъра RP1, a температурата на включване (tм вкл) с RP2. Температурната разлика между двете стойности на tм е пропорционална на обхвата, в който ще се изменя относителната влажност на въздуха в разглеждания затворен въздушен обем. Ясно е, че като се използва номограмата от фиг. 1 може да се получи и приблизителният очакван обхват на поддържане на относителната влажност, който с помощта на устройството от фиг. 2 може да бъде достигнат от порядъка на 5 – 10% за въздушен обем около 1,5 куб. m.
Схемата на терморегулатора, предложена на фиг. 2, е реализирана с помощта на компаратора на напрежение DA (K521CA3A), който чрез транзистора VT управлява релето К. От своя страна релето посредством контакта си К1/1 включва и изключва устройство, което непосредствено влияе на влагата в затворения въздушен обем.На неинвертиращия вход на DA посредством делителя, образуван от R2 и R3, е осигурено напрежение, което е равно на половината от захранващото напрежение (6 V). Термодатчикът RK е от типа ТРН-22000 и той е включен заедно с тример потенциометъра RP1 към инвертиращия вход na DA. Ясно е, че напрежението на извод 3 на DA трябва така да се зададе с RP1 при стайна температура, че да бъде по – високо от това на извод 2 (6 V) с около 2-3 V, за да може при подаване на захранване на терморегулатора от фиг. 2 релето К да остане задействано. Това води до включването от К на изпълнителния механизъм на узтройство, което започва да увеличава влажността на въздуха. То ще работи, докато относителната влажност на въздуха достигне максималната си избрана от фиг. 1 стойност, която е пропорционална на температурата tм изкл. При тази температура напреженията на изводи 2 и 3 на DA приблизително се изравняват, тъй като съпротивлението на термодатчика RK намалява. Компараторът DA се превключва, VT се запушва и релето К се изключва. Това довежда до намаляване на влажността в затворения въздушен обем. Този процес продължава, докато температурата tм спадне до tм вкл. Тя е пропорционална н минималната стойност на избраната от фиг. 1 относителна влажност. При достигане на температурата tм вкл, релето К отново се включва и влажността на въздуха в затворения въздушен обем започва да се увеличава. По – нататък процесите се повтарят. При включването и изключването на релето К съответно светва и угасва светодиодът „влага”, който индикира процеса на поддържане на зададената относителна влажност на въздуха.
Настройка. Удобно е предварително избраните стойности на температурата – tм изкл и tм вкл – за задействането на релето К да бъдат проверени, преди датчикът RK да бъде поставен в защитен кожух. Това може да стане, като датчикът се постави в подходяща термокамера, чиято температура се измерва от термометър с точност на измерване, не по – лоша от +/-0,1 С, или във въздушен обем, в който ще се поддържа необходимата влажност. В краен случай, без да се отчита точното съответствие на двете стойности на tм, проверката може да се извърши като се доближава RK към балона на запалена електрическа лампа. В този случай при нагряване на датчика до определена неизвестна температура, релето трябва да изключи и при отдалечаването му от лампата и неговото охлаждане до някаква също неизвестна температура, релето К трябва да включи отново. Желателно е между общия проводник приет за „маса” и извод 3 на компаратора да се включи цифров волтметър. Изключването на релето К трябва да стане, когато напрежението на извод 3 се приближи до това на извод 2 на DA, което както е известно, е равно на 6 V. С тример-потенциометъра RP1 напрежението на извод 3 ориентировъчно при стайна температура се задава да бъде равно на 8 – 9 V и при увеличаването на температурата на термодатчика RK се следи за неговото намаляване и достигането му на около 6 V.
След като релето К се включва и изключва на две близки по стойност температури, окончателната настройка на устройството се извършва, след като термодатчикът RK се постави в защитен алуминиев кожух, конструкцията на който прилича на резервуар на живачен термометър, ппредварително запълнен с топлопроводяща паста. Така полученият термодатчик се поставя в единия си край на овлажнен памучен „чорап”, другият край на който се спуска във водата на миниатюрна ваничка, акрепена на няколко сантиметра от датчика. До него се поставя втори „чорап”, който се нахлузва на резервуара на живачен термометър, предварително приет за образцов. Ясно е, че ваничката, датчикът RK и резервуарът на приетия за образцов живачен термометър се намират в затворения въздушен обем, чиято влажност ще се поддържа. В същия обем е възможно да се монтират съд с подходящи размери с вода и изпълнителният механизъм на устройството, което ще се включва от от релето К и ще поддържа влагата. От номограмата на фиг. 2 се определят стойностите на температурите tм изкл и tм вкл, които са пропорционални на минималната и максималната относителна влажност в затворения обем. Задава се температурата tc, която се поддържа във въздушното пространство от отделен терморегулатор, и се изчаква достигането и. При това положение се отчита температурата на сухия термометър tc от индикацията на терморегулатора, с който се поддържа tc, а ако това е невъзможно, трябва да се въведе втори, също приет за образцов, термометър, по който да се отчита стойността на tc.
Включва се устройството, предвидено на фиг. 2, заедно с изпълнителния механизъм, при което температурата tм започва да се повишава. При достигането и до избраната стойност tм изкл с тример-потенциометъра RP1 се изключва релето, което от своя страна изключва и изпълнителния механизъм, създаващ влагата в затворения въздушен обем. Температурата tм започва да спада до достигането на предварително избраната и стойност tм вкл. С тример-потенциометъра RP2 се настройва точната стойност на tм вкл, при което задейства релето К и изпълнителният механизъм се включва отново. Влажността започва да се повишава отново до достигането и на температурата tм изкл, след което процесите се повтарят.
Задължително проводниците на термодатчика RK трябва да се екранират. В процеса на настройката може да се окаже, че не е необходимо да се въвежда регулатор на tм вкл, тъй като стойностите на tм изкл и tм вкл (поради изискване за поддържане на влагата с висока точност) може да се различават с 0,5 до около 1 С. В такъв случай между изводи 2 и 7 на компаратора DA се включва резистор със съпротивление 1 – 1,5 Mom, което се уточнява в процеса на настройката. Колкото се увеличава съпротивлението му, толкова се приближават стойностите на температурите tм изкл и tм вкл до разумния минимум на обхвата на регулиране. При това положение при настройката се извършва регулиране само на стойността на tм изкл, а tм вкл се получава в зависимост от съпротивлението, определящо големината на хистерезиса на компаратора.
Казаното за поддържане на постоянна температура tс в затворения въздушен обем предполага наличието на вентилатор, който размесва въздуха в него.
Задължително условие за точното измерване на влажността му е обдухването на мокрия термометър с въздух с постоянна скорост (в психрометъра от типа 1470 тя е 2,4 m/s) [5].
В конкретния случай обдухването се извършва от вентилатора, който размесва въздуха, като скоростта му пред мокрия термометър трябва да се измери с анемометър и ако е необходимо да се регулира, докато достигне 2,4 – 2,5 m/s. Методът за регулирането и се определя от типа на използвания двигател – колекторен асинхронен и др., също така и от мястото на разположение на мокрия термометър, с който се измерва и поддържа температурата tм. В конкретния случай това е терморезисторът RK от предложената принципна схема.
Окончателната проверка на работата на устройството за поддържане на влажността на въздуха в границите, определени от температурите tм изкл и tм вкл, се извършва със стандартен уред за контрол и измерване на климатични параметри в климатични камери.
Задължително при експлоатацията на устройството от фиг. 2 заедно с резервоара на на изпълнителния механизъм, осигуряващ зададения обхват на изменение на относителната влажност, трябва да се контролира нивото на водата във ваничката, от която се увлажнява корпусът на датчика RK. Тъй като температурата tм е с по – малка стойност от тази на tc, водата се изпарява и ако съдът с нея не бъде доливан периодично, постепенно температурата tм ще започне да се увеличава и когато „чорапчето” на датчика RK изсъхне, tм се изравнява с tc, което е нежелателно. Това е принципна особеност на предложенаият начин на поддържане на зададен обхват на изменение на относителната влажност и трябва да се отчита. Един от възможните начини за решаване на този проблем е да се свърже ваничката на термодатчика RK със съд с вместимост няколко литра, от които автоматично тя периодично да се долива, като нивото на водата се поддържа между две предварително избрани граници от вътрешната странична повърхност на ваничката. Същото се отнася и за резервоара на изпълнителния механизъм (водна помпа, пулверизатор и др.).
ЛИТЕРАТУРА
1. Пеев,Д., А. Господинов. Топлотехнически измервания и уреди. С., Техника, 1983, 371 с.
2. Туричин, А.М. Электрические измерения неэлектрических величин. Ленинград, Москва, Госуд. Энергет, издательство, 1959, 681 с.
3. Агейкин, Д.И., Е.Н. Костина, Н.Н. Кузнецова. Датчики систем автоматического контроля и регулирования. Справочные материалыю Москва. Государств. Научно-техн. Издательство, 1959, 534 с.
4. Фандеев, Е. И., Г.А. Лущаев, В.А. Карчков. Специальные термометры с термопреобразувателями сопротивления. М., Энергоатомиздат, 1987, 96 с.
5. Аспирационный психрометр тип 1470 – описание.

Прецизен влагорегулатор за инкубатор                    Красимир Клисарски
Радио телевизия електроника 1999/6/стр. 19-21

Температурата е най – важният параметър, който трябва да се поддържа в един инкубатор за битови цели. Регулирането на влагата обаче е необходимо условие за качествен инкубационен процес. В магазинната мрежа трудно се намират контактни регулатори на влагата и често в саморъчно изработените инкубатори тя се изменя посредством поставяне в инкубационния шкаф на различни по площ тавички, пълни с вода. Този метод дава известен резултат, макар и минимален. На практика влагата рязко трябва да се увеличи, когато пилетата се излюпват. Така те по – лесно се освобождават от черупките си.

На фиг. 1 е показана опростена схема за регулиране на влагата и температурата в инкубатор. Ако електронният термостат ЕТ, поддържащ температурата на въздуха посредством нагревателя Н, при правилна организация на въздушния поток е прецизен, хистерезисът между нивата на включване и изключване ще бъде малък. Със средствата на електрониката може да се постигне точност +/- 0,05 С. Тази температура може да се използва като опорна от схемата за регулиране на влага (регулатор на влажност). Опорната температура може да се контролира по сух лабораторен термометър (СЛТ), какъвто е налице като образцов в повечето инкубатори. Температурата на въздуха, която се поддържа в инкубационния шкаф, зависи от вида на инкубационния материал (37,7 С за кокошки и 38,5 С за патици).
Ако на същото хоризонтално ниво, където са разположени СЛТ и датчикът на ЕТ, има мокър лабораторен термометър (МЛТ) и мокър контактен термометър (МКТ), влагата може да се регулира прецизно по психометричния метод. Температурата на МКТ е същата като на МЛТ.
Психометричната разлика между СЛТ и МЛТ може да се отчете, а оттам по табл. 1 може да се намери действителната стойност на поддържаната влажност. Движението на въздуха в инкубационния шкаф улеснява точността на измерването. Вентилаторът трябва да има достатъчна производителност, така, че скоростта на въздуха при обдухването на мокрия термометър МКТ да надвишава 0,3 m/s.
Принципната схема на регулатора за влага е дадена на фиг. 2, а на електронния термостат ЕТ – на фиг. 3.
Системата работи по следния начин:
В инкубатора яйцата се слагат след минимум 10 – часово загряване на шкафа. Това време е напълно достатъчно системата за организация на въздушния поток да осигури една и съща температура на всички нива, а именно зададената от ЕТ. Ако 10 часа след това се включи регулаторът за влага РВ, влажността ще бъде под зададената, Температурата на въздуха в шкафа може да се измери със СЛТ. МЛТ и МКТ ще показват значително по – ниска температура от него (при 100% влага температурите се изравняват). Контактната система на МКТ няма да бъде задействана и релето Р ще бъде с отпусната котва. През нормално затворените контакти на Р се подава захранващо напрежение на изпълнителния елемент (например електрически пулверизатор), който увеличава влагата в инкубационния шкаф. При това положение МЛТ и МКТ показват еднакви, но по – високи температури от преди. Температурната разлика между СЛТ и МЛТ намалява. Това съответства на увеличаване на влажността на въздуха в инкубационния шкаф. Ако температурата на СЛТ е 37,7 С (режим за кокошки), а тази на мокрия лабораторен термометър 28,8 С, влажността на въздуха в инкубационната камера е 50%.
Когато съдържанието на влагата във въздуха достигне предварително зададеното с винта на МКТ, контактът му се затваря, релето Р (фиг. 2 задейства, като по този начин се прекъсва токозахранването към изпълнителния елемент (пулверизатора).
След време процесите ще се повторят периодично с честотата, зависеща от обема на шкафа, скоростта на обтичащия въздух, производителността на пулверизатора и др.
Поддържаната в който и да е момент от времето влажност може да се определи по приложената таблица въз основа на показанията на СЛТ и МЛТ. От нея се вижда, че когато електрониката на термостата ЕТ допусне грешка +/-0,1 С, отчетената влажност се изменя с не повече от 1%. С други думи, методът е достатъчно точен.
Датчикът на ЕТ, както и резервоарите на МЛТ, СЛТ и МКТ трябва да се намират на едно и също хоризонтално ниво. В съда с вода 1 е потопен стерилно чист памучен конец с дължина около 20 сm, оплетен под формата на шнур. МЛТ и МКТ са близко разположени. Техните резервоари са омотани с конеца под формата на осморка 3. Гърлото на съда с вода се намира встрани от термометрите на разстояние 5 – 6 сm по – долу. Работи се само с дестилирана вода. Използването на обикновена вода влошава точността при поддържането на влагата с около 5%. Използването и създава и друг проблем – след 15 – 20 дни МЛТ и МКТ се покриват с тънък варовиков слой (дължи се на разтворените в чешмяната вода соли), които
Описаните резултати са получени при използването на образцови живачни термометри с ителна способност 0,2 С (германски, тип TWG, TGL11 996). MKT е на същата фирма с обхват 0 – 50 С и възможност за настройка посредством постоянен магнит.
Схемата на фиг. 2 представлява безтрансформаторен токоизправител, осигуряващ напрежение +24 V при консумация, непревишаваща 60 mA. Той захранва прост електронен ключ. По този начин се намалява токът през контактната система на МКТ, а с това се удължава неговият живот. Използването на МКТ за директно управление на реле или контактор при напрежение 220 V води до метализиране на стъклената тръбичка на термометъра в областта на контакта. Това явление е нежелано и води до изместване на работната точка. Релето Р е индустриално унифицирано на фирмата SCHRACK (Австрия). То е за 24 V, има съпротивление 650 Оm и работен ток 36 mA. Има директен заместител, производство на OMRON.
Кондензаторът С1 трябва да има работно напрежение 250 V за променлив ток или 400 за постоянен.

Забележка: При отпечатването на списанието е имало някакъв проблем и затова в принципната схема има неотпечатани елементи, които при желание могат да бъдат възстановени от специалист с нужната за целта квалификация. За целта виж следващата статия малко по - долу, която следва след тази. (от автора на сайта).

Схемата на електронния термостат е показана на фиг. 3. Той се отличава с висока чувствителност и малка инертност. Нагревателят се управлява безконтактно. Датчикът е точков микротермистор СТ1-19, специализиран за поддържане на температурата на въздух. Нагревателят е малкоинертен, с открити спирали. При правилна организация на въздушния поток в инкубационния шкаф е възможно поддържане на фиксирана температура с точност +/- 0,02 С. Датчикът е свързан към електронната схема с екраниран проводник. Същият резултат може да се постигне и с руският термистор СТ1-18. Циркулирането на въздуха в инкубационния шкаф се осъществява с маломощен турбинен вентилатор. За всяка каретка с яйца има отделни въздуховоди. Желаната температура се подбира според инкубационния материал. Настройва с тример-потенциометъра RP1. Резисторите в диагоналите на термочувствителния мост са прецизни, точни и високостабилни. Тример-потенциометърът RP1 e жичен, тип ДЖ-3. Може да бъде заменен с руски, тип СП5-2.
Влажността на въздуха може да се регулира с от РВ и с маломощен вентилатор, управляван от релето Р. Неговият въздушен поток е насочен към плитка вана с малко вода, в която е потопена „хармониката” на разглобен автомобилен въздушен филтър. Той играе роля на попивателна хартия, която се суши при обдухване. Влагата нараства, докато работи вентилаторът, а след спирането му изпарението многократно намалява. Ниското фиксирано ниво на водата в съда се поддържа с прост ниворегулатор – обърната с гърлото надолу бутилка, частично запушена със странично пробита тапа.
При люпене на кокоши яйца през първите 18 дни се поддържа температура 37,7 С по СЛТ. МЛТ трябва да показва 29 – 30 С. През последните 3 дни, както и по време на масовото люпене СЛТ трябва да показва 37,2 С (настройва се с RP1), a MЛТ 28 – 30 С. За патици и пуйки режимите са други.
Внимание! Схемните решения от фиг. 2 и фиг. 3 имат галванична връзка с електрическата мрежа 220 V. При оживяване и настройка на схемите трябва да се спазват правилата за електробезопасност.
Нивото на водата в съда 1 трябва да се контролира периодично – например вднъж седмично. Резервоарът на системата за овлажняване (пулверизиране) също не трябва да остава без вода. Инкубационният шкаф трябва да бъде конструиран така, че показанията на СЛТ и МЛТ да са видими, без да е необходимо отваряне на врата.
Описаната система може да намери приложение и на други места, където е необходимо регулиране на влажността спрямо фиксираната опорна температура.
ЛИТЕРАТУРА
1. Клисарски, К. Термостат за инкубатор. – Радио, телевизия, електроника, 1983, N 8, с. 17.
2. Виницкий завод радиотехнической аппаратурыб ОНД, Инкубатор бытовой „Насадка”, ТУ 3.940.000, Руководство по експлуатации.
3. Ванчев, Т и кол. Птицевъдство, учебник на ВИЗВМ. С., Земиздат, 1985, с. 106.

 

Термостат за инкубатор с малка инертност     Красимир Клисарски  Радио телевизия електроника 1998/3/стр. 20-22

Електронен измервател на влажност с капацитивен датчик         Георги Минчев
Радио телевизия електроника 2001/2/стр. 9

Капацитетът на даден кондензатор зависи от диелектрика, разположен между неговите пластини, а също така от размера на пластините и разстоянието между тях. Имайки пред вид тези зависимости може да се построят измерватели с капацитивни датчици, които са в състояние да измерват различни неелектрически величини, като ниво на течност, влажност на различни материали и др. Използва се принципът на измерване на диелектричната константа на веществата в зависимост от процентното съдържание на влага в тях. За увеличаване на чувствителността на измервателя при сравнително малко нарастване на капацитета на датчика трябва да се използват генератор със сравнително по – висока честота (5 – 10 MHz), a също така и чувствителен измервателен уред.

Принципна схема на електронен измервател на влажност с капацитивен датчик е дадена на фиг. 1. Устройството се състои от задаващ генератор, осъществен по схема на мултивибратор, измервателна верига, калибратор и датчик.
Мултивибраторът е реализиран с транзисторите VT1 и VT2. Паралелно на кондензатора С6 е включен датчикът. Потенциометърът RP4 служи за установяване на еднаква продължителност на импулсите на колекторите на VT1 и VТ2, при което стрелката на микроамперметъра не се отклонява. Измервателната верига се състои от елементите R1, R7, C1, C4 и стрелковия измервателен уред PA1. Резисторите R1, R7 и кондензаторите С1, С4 представляват интегратори, които предпазват от външни капацитивни влияния показанията на измервателния уред.
Устройството работи по следния начин: с увеличаване на капацитета на датчика, предизвикано от измерваното вещество, се увеличава сумарният капацитет С6 + Сдатчик, а оттук и продължителността на импулсите на колектора на VT2. Tова от своя страна довежда до повишаване на напрежението на С4. При това положение протича ток през РА1 в посока R7 към R1. При намаляване капацитета на датчика силата на протичащия ток също намалява.
За да се поддържа необходимата чувствителност на измервателя при понижаване на захранващото напрежение, е включен калибратор. Той се състои от регулатор на напрежението, осъществен с транзистора VT3 и потенциометъра RP8, с който стрелката на измервателния уред се установява на последното деление по скалата при режима на “калибровка” (натиснат бутон SА1). Кондензаторите С2 и С3 представляват еквивалент на максималния капацитет на датчика в режим „калибровка”.
Преди градуиране устройството се нулира и калибрира. Градуирането се извършва, като се използва друг точен измервател на влажност. Натиска се SA1 и с полупроменливия кондензатор С3 стрелката на измервателния уред се нагласява да показва последното деление от скалата. Зареждат се датчиците на двата влагомера с еднакво, максимално влажно вещество, което започва да се изсушава чрез подгряване. При това положение се ползват показанията на еталонния влагомер за разграфяване на скалата на микроамперметъра PА1. За да се сведат до минимум грешките при измерванията, необходимо е плътността на веществото между пластините на датчика да съответства на плътността, при която е градуиран уредът.
Датчикът се изработва от изолационен материал (текстолит, гетинакс) с размери 200х40х5 mm. Върху тази плоскост се монтират двата електрода, успоредни един на друг и с разстояние между тях 10 mm. Електродите се изрязват от стоманена, медна, алуминиева или неръждаема ламарина с размери 160х40х1 mm. Огъват се под прав ъгъл по дължина, така, че да се получат две винкелчета със страни 30х7 mm. На страните с широчина 7 mm се пробиват по четири отвора, необходими за закрепване на електродите към изолационната плоскост. За да се избегне галваничната връзка, предизвикана от измерваното вещество, намиращо се между пластините на датчика, те се покриват с тънък слой епоксидна смола. Така изготвен датчикът се свързва с устройството посредством двужилен екраниран кабел с дължина до 1,5 m, поставен в поливинилхлоридна тръба. Елементите на влагомера са монтирани на печатна платка, чиито графичен оригинал е даден на фиг. 2, а разположението им - на фиг. 3.

Уредът се захранва от една батерия тип 6F22 и консумираният ток при работа не надвишава 10 mA. Използваният микроамперметър е с магнитоелектрическа система и крайно отклонение на стрелката 100 мкА. Транзисторите могат да бъдат заменени с такива от други серии, но с коефициент на усилване над 80.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борноволков, Э.П., В.В. Васильев. Радиолюбительские схемы. Киев Технiка, 1982.
2. Дробница, Н.А. 60 схем радиолюбительских устройств. М., Радио и связь, 1988.
3. Кузев, Г.М. Приложни радиоелектронни устройства, V ч. С., Техника, 1988.
4. Кузев, Г.М. Електронен измервател на влажност. – Радио, телевизия, електроника, 1988, N 8.

Измервател на влажност    Георги Кузев
Радио телевизия електроника 1989/10/стр. 17,18

Уредът, чиято схема е показана на фигурата, може да се използва за измерване на влажността на различни вещества и материали (напр. брашно, кварцов пясък, дървесина, картон и др.). Високата чувствителност и простото устройство го правят удобен за работа. Поради това, че транзисторите работят в ключов режим, уредът има добра температурана характеристика.
В устройството се използва принципът на измерване на диелектричната константа на веществата в зависимост от процентното съдържание на влага в тях.
Уредът се състои от капацитивен датчик и измервателна част. Капацитивният датчик се изработва върху изолзционен материал (гетинакс, текстолит, органично стъкло и др.) с размери 140х30х5 mm. Върху тази плоскост успоредно един до друг се монтират двата електрода, като разстоянието между тях трябва да е 10 mm. Електродите се изработват от алуминиева, медна или стоманена ламарина с размери 120х30х1 mm. Изрязаните ленти се огъват под прав ъгъл, така, че да се получат две винкелчета със страни 20 и 7 mm. На страните с широчина 7 mm се пробиват по 3 отвора, необходими за закрепване на електродите към изолационната плоскост.

Измервателната част се състои от мултивибратор, реализиран с транзисторите VT1 и VT4, който генерира правоъгълни импулси. Емитерните повторители VT2 и VT3 са необходими за съгласуване на нискоомния товар (в случая – микроамперметъра) с изхода на мултивибратора.
При допир на датчика до влажен материал неговият капацитет се увеличава и в резултат на това се изменя коефициентът на запълване на генерираните импулси. Постояннотоковата съставна, протичаща през милиамперметъра, е пропорционална на коефициента на запълване – съответно на влажността. Следователно колкото по – голямо е съдържанието на влага в измервания материал, толкова по – голямо ще бъде отклонението на стрелката на микроамперметъра.
Преди да се започне измерването с уреда, той се нулира с потенциометъра RP1, като се компенсира началният капацитет на датчика. Ключът S1 се включва на положението контрол, при което с потенциометъра RP6 се нагласява стрелката на микроамперметъра да показва максимално отклонение (100 мкА). След изключване на S1 уредът е готов за работа. За измерване на влажността на материала в насипно състояние е необходимо те да бъдат поставени в някакъв съд, за да може датчикът плътно да се притисне върху тях.
Използваният микроамперметър е с магнитоелектрическа система и крайно отклонение на стрелката 100 мкА. Захранването на устройството се осъществява с една малка батерийка тип 6F22. Датчикът се свързва с измервателната част посредством екраниран проводник с дължина до 2 m.


Автоматичен контрол с фото- и терморезистори         Георги Минчев
Радио телевизия електроника 2001/8/стр. 11, 12.

На фиг. 1 е дадена принципна схема на автоматично сигнално устройство, което се задейства при превишаванена зададената температура, осветеност или при изменение и на двата параметъра едновременно.

Така предложеният сигнализатор е достатъчно чувствителен и може да се задейства от пламъка на запалена кибритена клечка на разстояние 2 m от датчика (фоторезистора R1). При превишаване на температурата с 15 – 20 С на зададеното посредством RP4 ниво сигнализаторът също се задейства. В обекта, който не се контролира, фоторезисторът ФСК-1 се поставя на такова място, където върху активната му повърхност да не попада пряка слънчева светлина или светлина от запалена електрическа лампа. Терморезисторът се разполага на известно разстояние от нагревателни елементи или отоплителни радиатори.
Устройството работи по следния начин: при увеличаване на осветеността, съпротивлението на фоторезистора R1 намалява. Това води до отпушване на транзистора VT1.Той е свързан така, че с неговото отпушване се осигурява насищане на транзистора VT2. Колекторният ток на VT2 задейства релето К1. Контактите К1:1 се затварят и включват сигнализиращото устройство. При повишаване на температурата аналогично се включва К2 и се затварят контактите К2:1. Когато в обекта се появят едновременно светлина и повишена температура, ще се включат контактите К1:2 и К2:2 - подава се тревожен сигнал за появата на пожар.
С тример-потенциометъра RP4 се подбира нивото на температурата, при което трябва да се задейства релето К2.
Ако се замени терморезисторът R3 с фоторезистор, както е показано на фиг 2, схемата може да се използва като светлинен превключвател с дистанционно управление от светлинен лъч. За целта може да се използва джобно фенерче. Фоторезисторите R1 и R4 се разполагат на разстояние един от друг 500 – 600 cm.
Устройството работи по следния начин: с осветяване на фоторезистора R4 се задейства релето К2 и неговите контакти К2:1 включват захранващото устройство (радиапарат, телевизор и др.). Благодарение на веригата за блокиране, състояща се от последователно свързаните контактите К1:1 – нормално затворени, и К2:2 – нормално отворени, фотоустройството „запомня” това състояние и включеният уред ще бъде захранван дотогава, докато не се освети фоторезисторът R1. С неговото осветяване релето К1 се задейства, контактите К1:1 се отварят, веригата на блокировката се прекъсва и релето К2 чрез своите контакти К2:1 прекратява захранването.
С последователно включените към фоторезисторите тример-потенциометри RP2 и RP5 се подбира прагът на задействане на релетата К1 и К2, така, че да не реагират на осветителната лампа в помещението. Фотодатчиците ще реагират само на светлинен лъч, подаден от определена посока, ако фоторезисторите R1 и R4 се поставят на дъното в тръбичка с диаметър 30 mm и дължина 50 mm. Чувствителността може да се увеличи, ако пред фоторезисторите се монтират фокусиращи лещи.
На схемата от фиг. 1 може да се направи още едно изменение. В този случай фоторезисторът R1 се заменя с терморезистор. При това положение устройството ще реагира при изменение на температурата. То може да се използва като автоматично термореле, с което да се управлява даден вентилатор, който да се включва при повишаване на температурата и да се изключва при нейното снижаване.
При използване само на част от устройството, например както е дадено на фиг. 3, може да се построи автоматичен музикален будилник. Устройството е включено към магнетофон или радиоприемник. Докато е тъмно, съпротивлението на фоторезистора е голямо и релето К1 не се задейства. При разсъмване и появяване на светлина съпротивлението на R1 намалява многократно, релето К1 се задейства, с което се включва музикалното устройство. Разбира се, устройството може да намери и друго приложение.
Захранването на устройствата се осъществява от три плоски батерии по 4,5 V, свързани последователно и включени към схемите, както е показано на трите фигури. Използваните релета са тип РЭС-22, паспорт РФ4.500.129. Те имат съпротивление на бобината 175 Оm и ток на задействане 36 mA. Този тип релета имат четири превключващи контакта, които позволяват да се правят различни комбинации. Използваните транзистори може да се заменят с други подобни с коефициент на усилване над 50. Фоторезисторът ФСК-1 може да се замени с ФСК-2, ФСК-6, ФСК-Г1, а терморезисторът ММТ-4 с ММТ-1, КМТ-12, КМТ-17.
ЛИТЕРАТУРА
1. Георгиев, Ж., С. Найденов. Оптоелектронни прибори в радиолюбителската практика. С., Техника, 1982.
2. Колев, И., Е.Даскалов, Н.Недев. Оптоелектронни схеми, С., Техника, 1985.
3. Зайцев, Ю.В., А.Н. Марченко. Полупроводниковые резисторы в радиосхемах. М., Энергия, 1971.
4. Сп. Моделист конструктор, 1987, N5.


Електронен сигнализатор за наличието на дим           Георги Минчев
Радио телевизия електроника 2001/8/стр. 9

Устройството, чиято принципна схема е дадена на фиг. 1, се състои от фотоелектронен датчик, сравняващ усилвател DA1, генератор на нискочестотни звукови сигнали VT1, VT2, изходен усилвател VT3 и токозахранващ възел.
Принципното действие на устройството е следното: при нормални условия, когато няма дим в контролирания обект, максималната светлина, излъчвана от светодиода VD1, попада върху повърхността на фоторезистора R1. При това положение съпротивлението на R1 е малко. Това обстоятелство от своя страна обуславя по – ниско напрежение на инвертиращия вход на операционния усилвател DA1 от напрежението на неинвертиращия вход. В резултат изходното напрежение на DA1 е с положителен знак и близко по стойност до захранващото, мултивибраторът (VT1, VT2) не работи. Щом в датчика попадне дим, светлинният поток, падащ върху работната повърхност на фоторезистора, намалява, съпротивлението му се увеличава, напрежението на инвертиращия вход нараства, изходното напрежение на DA1 изменя полярността си и мултивибраторът започва да работи. Електрическите сигнали, произведени от мултивибратора и усилени от транзистора VT3, се преобразуват от високоговорителя в звукови сигнали. По този начин се подава сигнал за наличието на дим в контролирания обект, което обикновено е характерно за началото на пожар.

Фотоелектронният датчик се изработва, като за целта се използва непрозрачна тръбичка (най – добре пластмасова) с диаметър 20 – 30 mm и дължина 60 – 70 mm. Примерната конструкция на датик е дадена на фиг. 2. Тръбичката се пробива с отвори 3-4 mm, като при пробиването бургията се прокарва през диаметъра, така, че да се получат множество двойки отвори. Това е необходимо, за да може при монтиране на датчика към даден обект всяка двойка срещуположни отвори да има обща вертикална ос, което улеснява циркулацията на дим в тръбичката и прекъсването на светлинния поток. Сглобката на фотодатчика се извършва чрез залепване на отделните части с епоксидна смола.
С тример-потенциометъра RP2 се задава прагът на задействане на сигнализатора, като за целта може да се използва дим от запалена цигара. С тример-потенциометъра RP12 може да се регулира силата на звука.
Както се вижда от принципното действие на схемата, устройството подава сигнал при появата на дим. Нека си зададем въпроса, какво би станало, ако в датчика навлезе въздух, наситен с прах? Следователно устройството може да се настрои да контролира запрашеността в даден обект.
Използваният високоговорител е динамичен с мощност 1 W. Трансформаторът Т1 е навит на магнитопровод със сечение 4,2 кв. cm. Първичната намотка има 2400 навивки от проводник ПЕЛ 0,15 mm, а вторичната – 110 навивки от проводник ПЕЛ 0,62 mm. Може да се използва готов звънчев трансформатор.
Променливото понижено напрежение, взето от вторичната намотка на трансформатора Т1, се изправя от диодите VD2 – VD5 и се филтрира от кондензатора С1. Останалите елементи представляват компенсационен стабилизатор с паралелен регулиращ елемент, чието изходно напрежение зависи от ценеровия диод VD6. В случая стабилизаторът може да осигурява изходно напрежение 9 V при ток 100 mA. Токът може да се ограничи, като се увеличи съпротивлението на резистора R13. Транзисторът VT4 се монтира на радиатор с охлаждаща повърхност, не по – малка от 30 кв. cm.
ЛИТЕРАТУРА
1. Витанов, К. Интегралните схеми в бита и всекидневието. С., Техника, 1979.
2. Марстън, Р. 110 електронни схеми за сигналлизация. С., Техника, 1979.
3. Новаковска, М., В.Новаковски. 24 прости електронни устройства. С., Техника, 1989.
4. Сокачев, А. Приложение на операционните усилватели. С., Техника, 1987.

Автоматичен терморегулатор         Георги Кузев
Радио телевизия електроника 1993/8/стр.11

За контролиране и автоматично поддържане на определена температура в помещение (камера) или в различни течности може да се използва схемата, показана на фиг. 1.

Устройството се захранва от електрическата мрежа посредством понижаващ трансформатор Т2. Максималната мощност на нагревателя може да е до 1800 W.
Терморегулаторът се състои от датчик R1, инвертори D1-1, D1-4, мултивибратор D1-2, D1-3, усилвател на мощност VT1 и симетричен тиристор VS1.
Устройството работи по следния начин: при положение: при положение че температурата е по – висока от установената с потенциометъра R2, на входа на логическия елемент D1-1 постъпва напрежителен сигнал с високо ниво, а на изхода му се установява сигнал с ниско ниво.. В резултат на това мултивибраторът не работи, VS1 e запушен и през нагревателя не протича ток. Щом контролираната температура се понижи, съпротивлението на терморезистора R1 се увеличава, на входа на логическия елемент D1-1 постъпва сигнал с такова ниво, че на изхода му се получава сигнал, който привежда мултивибратора в работен режим. Полученият от изхода на мултивибратора импулс се диференцира и постъпва на базата на транзистора VT1. Усилен и трансформиран, този импулс постъпва на управляващата верига на симетричния тиристор VS1, който се отпушва. През товара протича ток и температурата започва да се повишава. Отпушването на тиристора става в началото на всеки полупериод на напрежението от мрежата. За тази цел честотата на мултивибратора е избрана значително по – висока от честотата на напрежението от мрежата. Температурата ще се повишава до зададената посредством потенциометъра R2.
Настройката се състои в градуиране на кръговата скала, прикрепена към оста на потенциометъра R2. Измерванията се правят в помещение или камера, където са монтирани датчикът и нагревателят заедно с точен термометър. За постигане на по – голяма точност, имайки предвид инерционността на терморезистора, регулирането трябва да се направи неколкократно.
Датчикът R1 представлява терморезистор от типа ММТ-1 с отрицателен температурен коефициент. Трансформаторът Т1 е навит на феритен пръстен марка 2000НМ1 с размери 20х10х5 mm. Двете намотки имат по 60 навивки от проводник ПЕЛКЕ – 0,21 mm. Поради това, че намотка II на трансформатора Т1 е директно свързана към мрежата, необходимо е надеждно изолиране. За целта феритният пръстен се обвива с изолационно платно, а всяка от двете намотки се изолира с изолация за високо напрежение. Намотките на трансформатора Т2 са навити на магнитопровод със сечение 4,2 кв. cm. Намотка I има 110 навивки от проводник ПЕЛ – 0,33 mm, а намотка II – 2400 навивки от проводник ПЕЛ – 0,16 mm.
Интегралната схема D1 може да се замени с К176ЛЕ5, а ценеровият диод VD1 с Д814Б, КС191А, KZZ73. Симетричният тиристор VS1 се монтира на радиатор с охладителна повърхност 200 кв. cm и може да се замени с КУ208Г. На мястото на транзистора VT1 може да се употреби и друг подобен с коефициент на усилване над 80.
ЛИТЕРАТУРА
1. Флинд, Э. Электронные устройства для дома. М., Энергоатомиздат, 1984.
2. Дробница, Н.А. Адтоматика в быту. Киев, Технiка, 1984.


Сигнализатори за неизключен електрически уред               инж. Любен Георгиев
Радио телевизия електроника 2002/4/стр. 21-24

В напрегнатото време, в което живеем, обикновено явление е в бързината при излизане от дома да забравим включен електрически уред – електрическа печка, котлон, ютия, телевизор, радиоапарат и т.н. Последствията от това често са тежки. Възникват пожари и ако са оставени малки деца, има и трагични случаи. Не без значение е и обстоятелството, че при скромен семеен бюджет преразходът на електрическа енергия не е приятен. Поради невъзможност много семейства да се снабдят с електроуреди, които отговарят на съвременните стандарти за електробезопасност – електрически нагреватели, бойлери от старите поколения, в които автоматиката за самоизключване често не работи, цветни телевизори от 15 – 20 години с отдавна изтекъл срок на експлоатация, възникват предпоставки не само за пожари, но и за взривове, които са опасни за съседните апартаменти, а и за жилищните блокове.
Във връзка с това поставянето на сигнализатор за забравен изключен електроуред в дома е просто необходимост. Такива устройства са твърде елементарни и лесно могат да се изработят даже при домашни условия от начинаещи радиолюбители. В статията се предлага устройство, което се отличава с простота и универсалност. Най – удобно е сигнализаторът да се монтира до външната врата на апартамента в близост до блока с предпазителите, защото сигналът, контролиран от устройството, се взема от входните проводници на инсталацията.

На фиг. 1 е показана схема на индикатор за включен електрически уред с мощност около 25 W, например електрическа осветителна лампа. На единия от входните проводници за електрическата инсталация – няма значение фазата или нулата, през отвора на пръстен от ферит с размери К20х10х5 тип 200НМ се поставя намотка като за токов трансформатор, в която се формира входният сигнал на устройството. Като първична „намотка” на този трансформатор служи входният проводник. Вторичната намотка се състои от 1500 навивки с емайлиран проводник с диаметър 0,08 mm. При протичане на ток във входния проводник в намотката върху феритния пръстен възниква променливо напрежение с честотата на мрежата 50 Hz. To се изправя по схема за удвояване на напрежението, съставена от електролитните кондензатори С1 и С2 и диодите VD1 и VD2. През веригата, съставена от резистора R1 и диода VD2, изправеното напрежение се подава на волтметъра, състоящ се от измервателния уред ИУ с ток на пълно отклонение 50 мкА и резистора R1. По отклонението на стрелката се отчитат приблизително консумираната мощност от електрическата мрежа (след съответна градуировка или таблица), както и наличието на включен електрически консуматор в жилището.
Диодът VD3 служи за разширяване на обхвата на скалата за консумираната електрическа мощност и за защита на измервателния уред при къси съединения в електрическите уреди. Известно е, че силициевите диоди имат нелинейна характеристика и при напрежения, по – ниски от определеното за дадения диод, не пропускат ток. При напрежения, по – високи от този праг, през диода протича ток и така се защитава измервателният уред. При използване на елементи с показаните на схемата параметри, минималната мощност, която се регистрира от устройството, е около 25 W.
С цел лесно да се монтира токовият трансформатор, т.е. датчикът на устройството върху мрежовият пръстен, той внимателно се разчупва на две части. За целта с фина пиличка или приспособление за отваряне на стъклени ампули се маркира линията на пречупване чрез малки каналчета. След навиване на вторичната намотка върху едната половинка от пръстена тя се съединява с другата половина върху входния електрически проводник след намазване с епоксидно или друго подходящо лепило. Магнитните свойства на феритния пръстен при тази операция се изменят незначително. Пълното отклонение на измервателния уред се получава при включване на електрически консуматори с мощност около 2 kW.
За посочената цел могат да се използват и стрелкови измервателни уреди за ток до 100 мкА и вътрешно съпротивление 500 – 1500 Om. При необходимост с устройството да се регистрират по – големи електрически мощности се подбира съпротивлението на резистора R2. Градуировката се извършва по отклонението на стрелката при включване на електрически уреди с различна мощност, която е известна. При монтирането на феритния пръстен върху мрежовия проводник е задължително да се спазват много строго изискванията за електробезопасностт. Тази операция е най – добре да се извърши от специалист при изключено от мрежата напрежение.
На фиг. 2 е показана схемата на уред за сигнализиране на неизключен консуматор на електрическа енергия в жилище или в отделни помещения и апаратури. Той работи на принципа на използване на пада на напрежението, което възниква в PN преходите на полупроводниковите диоди при протичането през тях на ток в права посока. В някои справочници то се означава като Uf и се отнася за максимално допустимия ток през елемента. За мощните силициеви диоди това напрежение е от порядъка на 0,7 – 2 V. Tипът на използваните в схемата диоди се определя от максималната мощност на електроуредите, включени едновременно в жилището. За тази мощност се предвижда и предпазителят F. При по – голяма от допустимата мощност или неразчетен предпазител диодите излизат извън строя. В таблицата са показани някои типове български диоди с допустимия за тях максимален ток и напрежението Uf в права посока. Това напрежение се подава в базовата верига на мощен транзистор за високо напрежение през резистора R1 със съпротивление 100 – 1000 Om. За целта са подходящи и мощни транзистори с допустимо напрежение колектор-емитер Uмах над 700 V, kaто КТ838, КТ839А, КТ846Г и др.
Двата диода са свързани насрещно последователно в мрежовата верига след добре оразмерения предпазител. При такова свързване в базовата верига на VT1 се подава положително напрежение само при включен електроконсуматор. Когато падът на напрежението превиши определена стойност, VT1 се отпушва. При използваните в схемата елементи транзисторът се отпушва при ток в мрежовата верига и включен консуматор над 5 mA. При отпушен транзистор през последователно свързаните с него кондензатор С, резистор R2 и управляващата верига на симистора VS протича ток. Той се отпушва и последователно свързаната с него електрическа крушка светва, с което сигнализира за включен електрически консуматор в помещенията. Диодът VD3 защитава транзистора от подаване в колекторната верига на напрежение с отрицателна полярност.
Недостатък на тази схема е, че дава само светлинна сигнализация. Мощността на крушката зависи от конкретните изисквания и мощността на използвания симистор.
На фиг. 3 е показана схемата на сигнализатор за включен консуматор, като за управление също се използва напрежението от пада на два мощни, свързани насрещно полупроводникови диода. Предимството на тази схема пред първата е, че може да сигнализира за включен консуматор далече от самото устройство. Това предимство се реализира чрез използването на релето Р, контактите на което могат да включват сигнализацията както чрез светлинен, така и чрез звуков сигнализатор, разположени далече от кутията с предпазителите съвместно или в различни помещения. Особеното в тази схема е, че при отпушен транзистор транзистор VT1 през кондензатора С1 напрежението се подава на токоизправител по мостова схема, напрежението от която задейства Р. Контактите на това реле (на брой според потребностите) включват звуковите и светлинните сигнализатори. Звуковият сигнализатор може да е електрически звънец или звуков генератор (ЗГ) със захранване от мрежата. Релето Р може да е и за напрежение, по – ниско от 24 V, като последователно на него се свързва резистор със съответно съпротивление.
На фиг. 4 е показана схемата на сигнализатор за включен електрически консуматор, който може да задейства както светлинни, така и звукови индикатори без използване на мощен транзистор за високо напрежение, а тиристор. При него напрежението от пада върху насрещно свързаните диоди VD6 и VD7 се подава на управляващия електрод на тиристора VS през резистора R1. Тиристорът се отпушва и напрежението от мрежата се подава на мостов изправител с диодите VD1-VD4, веригата на който се затваря през кондензатора С1 до втория мрежов проводник. Изправеното напрежение от мостовия изправител задейства релето Р за 24 V, което чрез своите контакти (на схемите не са показани) задейства светлинни или звукови индикатори. Вместо релето, показано с прекъснати линии, като индикатор може да се използва светлинен диод VD8. Когато няма включен електрически консуматор, VS е запушен и мостовият изправител през диода VD5 получава само половината от напрежението от мрежата, в резултат на което релето не се задейства. Тиристорът може да е и тип КУ202Н.
В схемите, показани на фиг. 2 и 4, с К е означен контакт, който се задейства при отваряне на входната врата или на такава в отделно помещение, през което се включва сигнализацията. Тези схеми са лесни за реализация, но имат следните недостатъци:
1. Мощните диоди, от които се взема управляващото напрежение, при включен електрически консуматор трябва да са поставени върху охлаждащи радиатори, защото през тях протича сумарният ток от едновременно включените консуматори независимо дали на сигнализатора се подава управляващо напрежение или не през контакта на входната врата К. Тези радиатори увеличават обема на самия датчик (двата насрещно свързани диода) и той по правило не може да се монтира в кутията с предпазителите на апартамента или къщата.
2. На контакта К за включване на устройството, разположен на съответната врата, се свързва единият от проводниците на електрическата мрежа, което изисква специално обезопасяване или използване на рид-контакти с магнитно управление. Това усложнява решаването на проблема.
3. Мощността на включения хладилник е съизмерима с тази на електрическа лампа, забравена включена в някое от помещенията, защото устройството не дава данни за мощността на оставения включен електрически уред.
4. Регулирането на устройството на прага на задействане от маломощни консуматори зависи от параметрите на използваните елементи и е твърде сложно.
Тези недостатъци са отстранени при разработеното и използвано продължително време устройство за сигнализация на включен електроуред, схемата на което е показана на фиг. 5.

Управляващият сигнал за устройството се взема чрез феритен пръстен с навита върху него бобина както за устройството от фиг. 1. Авторът използва бобина с феритна сърцевина с Ш – образна форма с два првоъгълни отвора от „радиолюбителския арсенал”. През единия отвор преминава единият от мрежовите проводници. Сигналът с мрежова честота е с ниво 5 – 50 mV. Този сигнал се усилва от двустъпален нискочестотен усилвател, който е реализиран с транзисторите VT1 и VT2. През електролитния кондензатор С4 този усилен сигнал се изправя от токоизправител с диодите VD5 и VD7 по схема за удвояване на напрежението. Изправеният сигнал с положителна полярност се подава на емитерен повторител, осъществен с транзистора VT3. В емитерната верига на този транзистор е свързан потенциометърът RP1. С него се регулира нивото на сигнала, който се подава в базовата верига на транзистора VT4. Той работи като звуков генератор по схема с индуктивна обратна връзка. Положителната обратна връзка за самовъзбуждане на генератора се осъществява с напрежение от намотка II на изходния трансформатор Т3 през кондензатора С7.
При липса на сигнал звуковият генератор не работи, защото VT4 e запушен с напрежение от диода VD8, включен в права посока в емитерната верига на VT4. Toва напрежение е от порядъка на 1 – 1,5 V в зависимост от конкретния диод. При необходимост могат да се свържат два диода последователно. Токът, който създава запушващото напрежение, зависи от съпротивлението на резистора R15. Честотният обхват на генератора се определя с подбиране на капацитета на кондензатора за положителната обратна връзка С7. Като звуков индикатор се използва телефонен капсул КДТ-1 от българските телефонни апарати. Изходният трансформатор Т3 е от телефон ТА67. При подаване на сигнал с положително напрежение в базовата верига на VT4, той се отпушва и телефонният капсул излъчва сигнал. Прагът на задействане на генератора се регулира с потенциометъра RP1. От нивото на управляващия сигнал, който се получава от входния трансформатор Т1, зависи в голяма степен честотата на звуковия сигнал, излъчван от телефонния капсул. Това позволява да се разбере дали е включен само хладилникът или и друг домакински уред или електрическа крушка. Сигнализаторът се включва чрез подаване на захранващо напрежение чрез контакта К, монтиран на входната врата. Този контакт включва напрежение от порядъка на 8 V от вторичната намотка на звънчев трансформатор Т2. Токоизправителят работи по схема на удвояване на напрежението, стабилизирано от интегралния стабилизатор на напрежение МА7812. За хора с увреден слух (ако има такива в жилището) вместо телефонен капсул като звуков индикатор може да се използва по – мощен усилвател с високоговорител. При необходимост сигнализаторът може да се осъвършенства и да подава и светлинен сигнал. За целта се използва звуково реле, което работи с транзистора VT5. Управляващият звуков сигнал се подава в базовата верига на този транзистор през кондензатора С8 и резистора R16 след изправяне по схема за удвояване на напрежението с диодите VD6 и VD7. При наличие на сигнал се задейства релето Р, включено в колекторната верига на VT5. Контактите на това реле включват електрическата крушка Л, която излъчва светлинен сигнал за забравен включен електрически уред.
Ниското захранващо напрежение на стабилизатора, отделено от електрическата мрежа чрез звънчевия трансформатор Т2, гарантира безопасното използване на сигнализатора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Георгиев, Л., Радиоелектронни схеми и устройства. С., ДВИ, 1972.
2. В. Направи сам, 1989, N 12, c. 8.
3. Сп. Радио, 1986, N 2, s. 49.

Полупроводниковите прибори и околната температура  Иван Джаков      Млад Конструктор 1980/5/стр.21

 

Компенсиране на температурния дрейф  По материали на "Radio, fernsehen, Elektronik 1989/1   Радио телевизия електроника 1989/12/стр. 32

 

Интегралните схеми TDA1023 и TDA1024 при управление на симистори и тиристори  Радио телевизия електроника 1995/7/Справочник

 

Приложения на фамилията интегрални схеми LM2907 и LM2917   Радио телевизия електроника 1996/11,12/стр. 37-39

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

         главна страница      напред           горе