Более чем универсальный регулятор
Предлагаю вам свою схему регулятора, которая решает в автоматическом режиме следующие задачи:
- поддержание заданного уровня освещенности, что бывает необходимо для продления светового дня при выращивании рассады;
- включение вечером и выключение утром освещения, при использовании ламп накаливания
- поддержание с высокой точностью заданной температуры воздушной или жидкой среды
В ручном режиме можно регулировать мощность подогреваемую на нагреватели различного назначения, а так же регулировать обороты коллекторных двигателей и двигателей комнатных вентиляторов.
Схема содержит минимум деталей и доступна для любительского изготовления. За основу взята схема фазоимпульсного регулятора мощности. Схем, решающих эту задачу, много. Однако хочу предупредить, что большинство из них работоспособны в условиях только положительных температур. В свое время я на этом, можно сказать, "прогорел", когда сделал дома десяток терморегуляторов для подогрева ульев зимой. А когда температура под крышей улья (там находиться схема управления) стала ниже 0 град., все перестало работать. Пришлось снова экспериментировать.
В моем техническом решении схемы такого регулятора примерно "ноу-хау". суть его заключается в шунтировании импульсо-задающего конденцатора С-1 фото- или терморезистором, а так же увеличением параллельно ему дополнительного конденсатора.
Так что же происходит в этих случаях?
При подключении в разъем ХР3 фоторезистора, а в разъем ХР2 перемычки происходит изменение времени зарядки конденсатора С-1. Днем сопротивление фоторезистора мало, и почти весь ток проходит через него. Конденсатор не вырабатывает импульсы, подаваемые на управляющий электрод тиристора Д5, в результате чего лампа, включена разъем ХР1 не светится. С наступлением сумерек сопротивление фоторезистора начинает увеличиваться, и все больший ток поступает на зарядку конденсатора С - 1, который начинает подавать импульсы тока на управление тиристором. Лампа начинает свечение: чем темнее становиться на улице, тем ярче лампа светится. С рассветом все происходит на оборот. Так же работает схема и в режиме терморегулирования.
Для использования регулятора для подогрева воды необходимо в разъем ХР2 фоторезистор, а в разъем ХР3 - терморезистор.
Для использования регулятора в качестве устройства для ручного регулирования мощности, подаваемой в нагрузку, необходимо в разъем ХР2 поставить перемычку, а в разъем ХР3 дополнительный конденсатор емкостью 0,33 - 0,5 мкФ. Регулировка в этом случае производится ручкой резистора R
В ранее созданных схемах регуляторов мощности указывается, что они позволяют регулировать обороты двигателей постоянного тока, если включить их в разрыв цепи между выпрямительным мостом и тиристором. Однако практика показала, что двигатели постоянного тока в этой цепи работают рывками и обороты регулируются плохо.
Отличные результаты дает схема при подключении этих двигателей через трансформатор. В этом случае переключатель П - 1 надо поставить в положение 220 в, а в разъем ХР2 подключить первичную обмотку понижающего трансформатора с 220 на 24 - 36 В. Лучше иметь трансформатор с выводом на 36 В.В этом случае очень хорошо регулируется обороты двигателей как на 12 В так и на 24В. На выходе понижающего трансформатора необходимо поставить выпрямительный мост немного больше чем мощность двигателя, и сглаживающий конденсатор емкостью 1000 - 2000 мкФ, на напряжение не ниже 50 В.
Это я рассказал о возможностях моего регулятора. А теперь коснусь некоторых узловых моментов схемы. Так, от емкости конденсатора С1зависит время нарастания мощности, подаваемой на нагрузку при одинаковом изменении сопротивления термо - или фотодатчика. Чем меньше емкость конденсаторы С1, тем быстрее это нарастает. Оптимально считаю емкость 0,05 мкФ.
При увеличении ее до 0,33 - 0,5 мкФ мы получаем возможность уже ручного регулирования мощности.
Другой особенностью схемы является указанные на ней номиналы гасящих резисторов перед светодиодами. Такие номиналы выбраны для увеличения срока службы светодиодов, которые при установке таких регуляторов подогрева ульев в зимнее время находится во включенном состоянии месяцами. Красный светодиод светится пропорционально нагрузке, подаваемой на нагреватель, что является очень важным элементом при визуальном контроле потребляемой энергии. Он светиться при питании нагрузки от сети 22о В, а так же при 36В.
Третей особенностью схемы является возможность ее переключение переключателем П1 на необходимое напряжение . Схема может работать на любом напряжении питания от 12 до 220 В при соответствующем подборе резистора К2 и К3. Однако надо помнить, что безопасным для человека является напряжение переменного тока до 42 вольт .Поэтому лучше всего иметь понижающий трансформатор на 36 вольт, который должен находится в сухом месте, а на место использования регулятора вывести пониженное напряжение.
При изготовлении регулятора для одной конкретной цели можно исключить переключатель П1, оставить один из резисторов К2 или К3, а так же оставить необходимые разъемы.
Правильно собранная схема начинает работать сразу. Остается только отградуировать положение резистора К5 на необходимые проценты мощности или градусы температуры.
Переменный резистор К5 должен иметь линейную характеристику от угла поворота его движка.
Схема отработана для использования в качестве датчика температуры терморезисторов серии КМТ сопротивлением от 30 до 47 кОм. С этими датчиками схема реагирует на тепло руки на расстоянии 5 см от датчика.
В качестве фотодатчиков (фоторезисторов) были проверены фоторезисторы из серии СФ: СФ2-1, СФ2-12, СФ2-16, СФ3-1 как наиболее чувствительные к изменению освещенности.
А теперь перейдем к вопросу, как удобнее всего производить градуировку шкалы терморезистора. Для визуального контроля работы терморегулятора в разъемХР1 необходимо включить лампочку на напряжение, от которого будет запитан нагревательный элемент. В разъем ХР2 поставить перемычку, а в разъем ХР3 подключить терморезистор. Если планируется поддержание температуры в жидкостной среде с повышенной влажностью, необходимо выводы от терморезистора, места их спайки с проводящими проводами, а так же сам терморезистор изолировать от контакта с влагой.
Вывести положение ручки резистора К5 на максимальное сопротивление. Поместить терморезистор и спиртовой термометр в банку емкостью 0,5 литра с водой, не касаясь ее стенок и дна. Если планируется регулятором поддерживать (в зимнее время) температуру в пределах 2-5 град.(например в овощехранилищах), предварительно банку с водой нужно охладить в холодильнике до 1-2 град. С контролем по спиртовому термометру.
Ручку резистора К5 вращаем на уменьшение его сопротивления до загорания контрольной лампочки. Положение ручки на переходе «загорание –погасание» будет той температурой которую станет поддерживать терморегулятор. Фактическое ее значение считываем со шкалы спиртового термометра и наносим на шкалу регулятора. Дальше, добавляя в банку понемножку теплой воды и тщательно помешивая , градуируем всю шкалу. При этом надо учитывать то, что спиртовой термометр менее чувствителен к изменению температуры. Поэтому отсчет его показаний нужно производить после полной их стабилизации. Терморезистор реагирует на малейшее изменение температуры практически сразу с началом ее изменения.
А если датчик поднести к включенной в нагрузку лампочке, можно понаблюдать за изменением уровня ее свечения в зависимости от расстояния датчика от лампочки, что является подтверждением того, что схема работает в режиме авторегулирования. Чего я и добивался при ее отработке.
Буду рад, если мой регулятор поможет вам в решении хоть одной из задач, перечисленных в его возможностьях.