Image201 (3)

Posiadamy pełen asortyment firmy TONSIL

Sprzedaż hurtowa i detaliczna Wysyłka na całą Polskę pocztą I firmą kurierską DHL

teUfax: (061)436 05-70 kom.: 600 27-36-93

Rys. 7

{i .

pdtxion<łv

styki bierne. Ważniejszą sprawą jest brak his-tcrezy. Można byłoby w tej kwestii „kombinować” z drugą parą styków przekaźnika, ale nie byłoby to optymalne rozwiązanie. Lepiej dodać jeden tranzystor i zrealizować klasyczny przerzutnik Schmitta według idei z rysunku 2b, gdzie Ta to TL431, a Tb to albo zwykły tranzystor bipolarny, albo MOSFET. Mamy więc dwie wersje regulatora, jak na rysunku 3. Gdy Tl jest zwykłym tranzystorem KPN, na przykład BC548 (rysunek 3a), konieczny jest dzielnik napięcia w obwodzie bazy, ponieważ „napięcie nasycenia” „tranzystora” TL431 wynosi prawie 2V. Gdy jest MOSFET-em mocy (rysunek 3b), dzielnik nie jest potrzebny, ponieważ napięcie progowe takich tranzystorów na pewno jest większe niż 2V, a właściwie niepotrzebna jest też dioda włączona równolegle do przekaźnika, ponieważ MOSFET mocy jest odporny na przebicie - w katalogu podana jest dopuszczalna energia związana z przebiciem. Dla popularnych MOSFETów takich jak BUZ10. BUZll, 1RF530, IRF540. a także wysokonapięciowych dopuszczalna energia wynosi co najmniej l5mJ, czyli 15mVAs, a często wielokrotnie więcej. Szpilka napięcia indukowana w cewce przekaźnika przy wyłączeniu będzie wprawdzie powodować przebicie i otwarcie MOSFET-a, jednak nie powinno to zmniejszyć trwałości tranzystora. Oczywiście nic nie

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

stoi na przeszkodzie, żeby także w układzie z MOSFET-em dodać równolegle z przekaźnikiem „standardową” diodę l N4148.

Ponieważ nie zależy nam na minimalizacji kosztów, nie będziemy brać pod uwagę różnicy cen MOSFET-a mocy i tranzystora BC548. Wykorzystamy wersję z rysunku 3b. Teraz już możemy narysować kompletny schemat regulatora z zaznaczeniem przybliżonych wartości kluczowych napięć - rysunek 4

Odnotowujemy też, że zgodnie z katalogiem, popularna i tania wersja LM335 typowo charakteryzuje się błędem pomiaru do 2°C, a maksymalnie do 6°C. Jest to błąd powtarzalny danego egzemplarza, więc można go zneutralizować przez odpowiednie wyskalo-wanie potencjometru. Ja nie chcę indywidualnie skalować potencjometru, bo to w sumie kłopotliwe zadanie. Z uwagi na zastosowanie zakładam, że w warunkach normalnego użytkowania raz dobrana temperatura przełączania raczej nie będzie zmieniana Dlatego nie zamierzam skalować potencjometru, a w razie potrzeby zarówno aktualną temperaturę czujnika. jak też wartość temperatury nastawionej, będę odczytywał, dołączając do regulatora... woltomierz - multimetr Chcę wykorzystać ideę z rysunku 5. Gdy zwarte są styki A-C przełącznika S, wtedy woltomierz pokazuje napięcie z kostki Ul, czyli aktualną temperaturę czujnika. Natomiast gdy zwarte są styki B-C, zostaje zamknięta bardzo silna pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego wokół kostki U2, pracującej jak tranzystor. Woltomierz pokaże napięcie na „kolektorze”, które będzie równe napięciu progowemu ustalonemu przez potencjometr, czyli nastawionej temperaturze, która ma być utrzymywana. Wprawdzie w układzie z rysunku 4 występuje dodatkowy rezystor R5 zapewniający histerezę, jednak histereza będzie rzędu 1^CC lub mniejsza, więc taką niedokładność można pominąć.

Przyjęcie opisanego sposobu spraw-dzania i ustalania temperatury za pomocą woltomierza ma ważne konsekwencje. Po pierwsze, nie musimy skalować potencjometru. Po drugie, oprócz funkcji regulatora uzyskaliśmy zupel nie przy okazji termometr, tyle źe nieco niewygodny, bo wyskalowany w kelwinach. Moglibyśmy odczytywać temperaturę w stopniach Celsjusza na zakresie miernika 200mV, gdybyśmy zastosowali źródło napięcia wzorcowego 2,7315V. Moglibyśmy to uzyskać przy okazji za pomocą współpracującej kostki TL431 według idei z rysunku 6, ale należałoby znacząco skomplikować układ, dodając co najmniej dwa przyciski niestabilne. Problem w tym, że przy pomiarze aktualnej temperatury czujnika trzeba wytworzyć napięcie Ur=2,73 15V, którego podczas pracy regulatora po prostu nie ma. bo kostka TL431 pracuje wtedy jako tranzystor, a niejako standardowe źródło napięcia odniesienia. Na czas pomiaru temperatury czujnika należałoby więc zwierać punkty D-E, żeby wytworzyć napięcie odniesienia Ur=2,7315V i jednocześnie mierzyć napięcie na czujniku odłączonym od potencjometru. Z takiego komp.ikowania układu zrezygnowałem także z tego względu, że należałoby zastosować przyciski ze stykami złoconymi, ale nawet one pogorszą niezawodność układu.

W układzie z rysunków 4 i 5 wszystko wygląda dobrze, jednak nie możemy zapomnieć, iż typowo błąd wskazań temperatury czujnika LM335 wynosi do 2⁰C, a maksymalnie do 6°C. Jeśli opracowywany ukłać miałby służyć tylko jako regulator temperatury, moglibyśmy zaniedbać ten problem, ponieważ właściwe ustaw-ienie potencjometru ostatecznie i tak trzeba będzie dobrać i skorygować eksperymentalnie „w warunkach bojowych” po kilku zimniejszych nocach Jeśli jednak chcemy wykorzystać układ w roli termometru lub generalnie zależy nam na precyzji, musimy uwzględnić kwestię dokładności czujnika. Gdy mamy kilka kostek LM335, możemy wybrać egzemplarz o najmniejszym błędzie. Inną możliwością jest dodanie do czujnika LM335 potencjometru korekcyjnego według rysunku 7. Co ciekawe, zazwyczaj termometry i regulatory trzeba kalibrować dwu-punktowo, zazwyczaj w 0^WC' (mieszanina wody z lodem) i +100°C (wrzenie wody przy ciśnieniu 1013hPa), natomiast w przypadku czujnika temperatury bezwzględnej, jakim jest LM335, wystarczy kalibracja jednopunk-towa i to w jakiejkolwiek temperaturze, zazwyczaj pokojowej. Do kalibracji potrzebny jest tylko jakiś dokładny termometr (na pewno nie taki z cyfrowego mul: i metru z termo parą) i w miarę najdokładniejszy woltomierz. Zero stopni w skali Celsjusza to 273,15 kelwinów, więc do tern peratury odczytanej z termometru trzeba dodać te 273,15K (w zaokrągleniu 273.2, a nawet 273), a potem pomnożyć wynik przez 10mV/K. Takie napięcie Ui, wyrażone w miliwoltach, trzeba ustawić za pomocą potencjometru korekcyjnego Px. Przykładowo jeśli w pomieszczeniu termometr

Elektronika dla Wszystkich Grudzień 2006 29