СХЕМА.RU - Радиолюбительский портал » Схемы » Бытовая электроника » Терморегулятор для дискретного исполнительного устройства

Терморегулятор для дискретного исполнительного устройства

30-11-2012, 14:36 От: admin Посмотрели: 1138

      Первоначальный вариант терморегулятора разрабатывался для автомобиля AUDI, для замены вышедшего из строя штатного регулятора холостого хода, но может использоваться и в других системах автоматики.
    Следует сделать небольшое отступление, поясняющее принцип работы регулятора холостого хода. В момент пуска двигателя, если он холодный, требуется несколько большая подача топлива, следовательно, клапан автоматической регулировки требуется открыть. С прогревом обороты начинают увеличиваться, следовательно, следует уменьшить подачу топлива. Поскольку клапан имеет всего 2 состояния, он либо открыт, либо закрыт, то регулировку подачи топлива следует производить, регулируя длительность открытого состояния клапана. Другими словами, на клапан подается импульсное напряжение, длительностью импульсов и производится регулировка холостого хода. Частота импульсов может составлять 20-40Гц, длительность регулируется от полностью отрытого клапана (на выходе устройства практически напряжение питания), до полностью закрытого (на выходе устройства 0 В).
    С небольшими изменениями эта же схема использовалась для управления электроклапаном, регулирующим температуру охлаждающего элемента в аппарате для приготовления дисцилированной воды. В частности устройство было запитано от сетевого блока питания, а в качестве нагрузки использовалась обмотка реле, контакты которого подавали напряжение на электроклапан.
    Принципиальная схема устройства приведена на рисунке 1, печатная плата не разрабатывалась, поскольку схема собиралась навесным способом и заливалась эпоксидным клеем.

Принципиальная схема терморегулятора для дискретного исполнительного устройства
Рисунок 1 Принципиальная схема терморегулятора для дискретного исполнительного устройства

Устройство, для питания, использует бортовое напряжение автомобиля, которое стабилизируется интегральным стабилизатором DA1. На микросхеме DA2 выполнен генератор пилообразного напряжения, на DA2 - линейный усилитель, на DA3 - компаратор. На транзисторах VT1, VT2 выполнен усилитель мощности.
    Резисторами R1, R2 задается напряжение, равное половине напряжения питания и подается на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ). На него же, через резисторы R3, R4 подается положительная обратная связь, позволяющая возбудится генератору. На конденсаторе С3, резисторе R5, диоде VD2 выполнена интегрирующая цепочка. При подаче напряжения питания на инвертирующем входе ОУ DA2 (вывод 2) напряжение будет равно нулю, поскольку конденсатор С3 полностью разряжен. Поскольку на выводе 3 будет равно половине напряжения питания (примерно 4,5 вольта) то на выходе ОУ появится напряжение близкое к напряжению питания, что в свою очередь, через резисторы R3, R4 немного увеличит напряжение на выводе 3 DA2. Конденсатор С3 начнет заряжаться через резистор R5 и напряжение на выводе 2 начнет линейно увеличиваться и как только оно достигнет величины, превышающей напряжение на выводе 3 ОУ сменит напряжение на выходе на близкое к нулю. В этот момент на выводе 3 напряжение несколько уменьшится, а конденсатор С3 начнет очень быстро разряжаться через диод VD2 и как только напряжение на нем станет меньше, чем на выводе 3 на выходе ОУ DA2 снова появится напряжение близкое к напряжению питания. Таким образом, процессы зарядки-разрядки С3 будут повторяться снова и снова, а на выводе 2 будет сформировано пилообразное напряжение. Резистором R4 устанавливается амплитуда пилообразного напряжения, а так же он влияет на форму "пилы", поэтому чрезмерно увеличивать амплитуду им не следует. Размах "пилы" не должен превышать 0,5 вольта.
    Пилообразное напряжение через резистор R6 поступает на вход линейного усилителя, выполненного на ОУ DA3. Этот усилитель имеет регулируемый коэффициент усиления, что позволяет получить "пилу" довольно большой амплитуды, соответственно увеличить диапазон отслеживаемых температур. Коэффициент усиления зависит от положения движка резистора R8 - при перемещении движка вправо, по схеме, коэффициент усиления будет увеличиваться, следовательно будет и увеличиваться амплитуда пилообразного напряжения.
    Усиленное пилообразное напряжение подается на компаратор, сравнивающий ее с "опорным" напряжением, задаваемым делителем напряжения на R10+R11 и R12. В момент времени, когда напряжение пилообразной формы равно своему минимальному значению на выводе 2 напряжение будет много меньше, чем на выводе 3, следовательно, на выходе появится напряжение близкое по своему значению к напряжению питания. Это напряжение, через токоограничивающий резистор R13 откроет транзистор VT1, который в свою очередь откроет транзистор VT2 и в нагрузку потечет ток. По мере того, как напряжение на выводе 2 будет увеличиваться на выходе DA4 будет сохранятся напряжение, близкое к напряжению питания ОУ, но как только "пила" превысит напряжение на выводе 3 на выходе появится напряжение близкое по своему значению к уровню нуля. Через переход база-эмиттер транзистора VT1 перестанет течь ток, и он закроется, соответственно закроется и транзистор VT2 и нагрузка будет обесточена. Поскольку нагрузка является индуктивной, то при резком снятии напряжения возникнет напряжение самоиндукции противоположной полярности, которое в свою очередь может вывести из строя транзистор VT2. Что бы этого не произошло в коллекторную цепь VT2 включен диод VD3, который замыкает на себя напряжение самоиндукции.
    В случае, когда напряжение на выводе 3 ОУ DA4 равно половине напряжения питания на выходе ОУ будут формироваться импульсы с одинаковой скважностью, т.е. длительность наличия напряжения равна длительности его отсутствия. При повышении температуры сопротивление R12 уменьшается, следовательно уменьшается и напряжение на выводе 3 ОУ DA4, в следствии этого длительность наличия напряжения на выходе ОУ начнет уменьшатся, а длительность отсутствия - увеличиваться. Как только температура увеличится на столько, что напряжение на 3 выводе DA4 станет меньше, чем минимальное значение "пилы" с выхода DA3 на выходе DA4 перестанут появляться импульсы и установится напряжение, близкое по значению нулю. Транзисторы VT1, VT2 будут закрыты, соответственно будет закрыт и электроклапан.
    При достаточно низкой температуре напряжение на выводе 3 будет больше, чем максимальное значение пилообразного напряжения, следовательно, на выходе 6 DA4 будет максимально возможное напряжение, транзисторы откроются и откроют электроклапан.


Рисунок 2

    В случае необходимости ограничить максимальную подачу топлива можно добавить к схеме ограничитель "опорного" напряжения, воспользовавшись схемой, приведенной на рисунке 2. Она представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения. В случае, когда температура будет достаточно высокой диод будет закрыт и схема не будет влиять на работу устройства. При низких же температурах напряжение на выводе 3 DA4 превысит напряжение, задаваемое стабилитроном и поделенное подстроечным резистором R17, диод VD5 откроется и не даст увеличиваться напряжению на выводе 3 DA4. Таким образом, напряжение на выводе 3 DA4 не достигнет максимального значения "пилы" и на выходе компаратора DA4 будут формироваться импульсы.
    При питании устройства от сети подойдет любой сетевой трансформатор, с габаритной мощностью 10-15ВА и выходным напряжением вторичной обмотки 12-14 вольт. Выпрямленное напряжение следует сгладить электролитическим конденсатором емкостью не менее 470 мкФ и рабочим напряжение не менее 25 вольт.
    При использовании для управления охлаждением дисцилятора следует в коллекторную цепь транзистора VT2 включить реле. Контакты реле (нормально замкнутые) должны выдерживать ток в 2,5-3 раза больший, чем потребляет электроклапан, регулирующий подачу водопроводной воды. Емкость конденсатора С3 следует увеличить до 47,0-100,0 мкФ, чтобы уменьшить частоту генератора пилообразного напряжения, поскольку слишком быстрая коммутация питания клапана вызовет быстрый износ контактов реле. Еще большее увеличение емкости С3 не желательно, поскольку уже начнут сказываться токи утечки электролитического конденсатора и будет нарушена устойчивость работы генератора

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим именем.

Обсудить на форуме


На момент добавления Терморегулятор для дискретного исполнительного устройства все ссылки были рабочие.
Все публикации статей, книг и журналов, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления,
авторские права на эти публикации принадлежат авторам статей, книг и издательствам журналов!
Подробно тут | Жалоба

Добавление комментария

Ваше имя:*
E-Mail:*
Текст:
Вопрос:
Решите уравнения x+2x=789
Ответ:*
Введите два слова, показанных на изображении:



Опрос

Ваши предпочтения в TRX


Одинарное преобразование
Двойное преобразование
Прямое преобразование
SDR
Другое
Мне всё равно

Популярные новости
Календарь новостей
«    Сентябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930