Автоматическая вентиляция рабочего места

Продолжая серию статей из рубрики "Осторожно: Кашкаров!", сегодня предложим вам схемку посложнее. Ненамного. У Кашкарова ошибки так и лезут наружу.  На этот раз Кашкаров нам предлагает автоматическую вентиляцию рабочего места. Но мы то с вами знаем, что в схеме что то нечисто. Я пошел за бубном, а вы пока подумайте над схемой, что на этот раз не так в схеме? И можно ее вообще исправить? Да так, чтобы работала в том же алгоритме, что описывает автор?

Удачи вам.

 Устройства автоматики на основе термодатчиков пользуются популярностью среди радиолюбителей. Но не все они имеют одинаковый принцип работы. Например, в промышленных конструкциях электроутюгов, электрочайников и конвекторов нагревательный элемент отключается от питания благодаря применению биметаллической пластины, которая по достижении заданной температуры размыкает или замыкает контакты в электрической цепи. Такие устройства при кажущейся простоте и надежности имеют существенный недостаток - невысокую точность отключения и инерцию. Одной из причин является разница между температурой кипения и давлением насыщенного пара.

Устройство терморегулятора, схема которого показана на рис. 1.56, отключает нагревательный элемент (нагрузку) не по достижении некоторой заданной температуры, а только после стабилизации ее роста. В этом существенное отличие предлагаемой схемы от уже опубликованных в литературе.

Практическое применение устройство находит в лаборатории радиолюбителя. Во гремя его эксплуатации требуется осуществлять вентиляцию рабочего места и при необходимости отключать паяльник. Известно, что пары продуктов пайки вредны для здоровья и при длительном пренебрежении мерами безопасности электромонтажных работ могут привести к вредным последствиям для организма человека. Поэтому своевременная вытяжка и проветривание рабочего места необходимы.

 
В качестве термодатчика применен терморезистор КМТ-1 (с отрицательным ТКС - температурным коэффициентом сопротивления) в герметизированном металлостеклянном корпусе. Он изменяет сопротивление в зависимости от окружающей температуры. Микросхема DA1 представляет собой компаратор, который изменяет состояние на выходе (вывод 9), если входной сигнал дисбалансирован. Сигнал с терморезистора PR1 поступает одновременно на две интегрирующие цепочки с элементами R3C2R4 и R6C4R7 с различными постоянными времени. Терморезистор PR1 жестко закрепляется в месте, где обычно находится жало паяльника, когда он не в руках радиолюбителя.

 
Пока напряжение в точке А неизменно, на выходе компаратора присутствует низкий уровень и вентилятор вытяжки выключен. При изменении напряжения в точке А (на входе интегрирующих цепочек) из-за изменения окружающей температуры и, как следствие, сопротивления терморезистора PR1, компаратор срабатывает. На выводе 9 DA1 оказывается высокий уровень напряжения, открывается токовый ключ на транзисторе VT1 и включается слаботочное электромагнитное реле К1. Своими контактами реле подает питание на вентилятор.

Это произойдет не сразу, а как только температура вокруг терморезистора стабилизируется (нагрев жала паяльника достигнет насыщения). Из-за того, что паяльник периодически участвует в пайке выводов элементов, температура его жала уменьшается. Температура вокруг терморезистора также непостоянна, потому что паяльник время от времени находится не на положенном месте, а в руках монтажника.
Включение вентиляции произойдет с некоторой задержкой, зависящей от постоянной времени интегрирующей цепочки R6C4R7 и потенциала на обкладках конденсатора С4. Эту инерционность изменяют, соответственно уменьшая значения емкости С4 и сопротивления постоянного резистора R6 (это приводит к уменьшению инерционности). И наоборот, увеличение значений указанных элементов приводит к повышению инерционности реакции на изменение сопротивления терморезистора. Отключение вентиляции произойдет после охлаждения терморезистора при выключении паяльника.
В качестве альтернативы, как уже говорилось вначале, может быть использован и другой, механический, вариант. На термофургонах грузовых автомобилей зарубежного производства (SiSu, Volvo, Scania, Man и др.) установлены механические датчики окружающей температуры фирмы Falco. Такой датчик под крышкой имеет механический регулятор срабатывания и электрические контакты для коммутации электрооборудования, включаемых на подогрев или охлаждение. Причем сам датчик температуры, вынесенный за корпус прибора, представляет собой спираль из 9 витков проволоки специального состава. Сняв крышку с корпуса датчика, механической регулировкой с помощью отвертки добиваются порога срабатывания терморегулятора (замыкания контактов) при нужной температуре вокруг жала паяльника на рабочем столе. Проволочную спираль, которая выполняет функцию изменения сопротивления в зависимоcти от температуры, удобно использовать как спираль - держатель паяльника, например, промышленно изготовленных паяльных станций. Коммутационные контакты механического датчика подключают в разрыв питания вентилятора вытяжки.

 
Кроме терморезисторов с отрицательным ТКС, в устройстве можно использовать фоторезисторы (например, СФЗ-1) или другие датчики и устройства, им эквивалентные, с аналогичным характером изменения сопротивления. При применении фоторезистора в данной схеме получают интересный эффект: устройство будет реагировать на плавное изменение освещенности, которое происходит в моменты восхода солнца, и не будет реагировать на ее резкое изменение, например, включение внутреннего освещения. Такой эффект с успехом применяют в устройствах автоматов управления освещением.

Вообще, вариантов использования данного устройства очень много и они ограничиваются только творческой фантазией радиолюбителя. Вместо вентилятора можно использовать и другие устройства нагрузки, а также сигнализации. Если вместо цепи Rl, R2 установить второй датчик, например терморезистор PR2 (показан пунктирной линией), функции устройства расширятся -теперь это уже электронный узел, контролирующий температуру в двух местах, причем при изменении сопротивления PR2 нагрузка включится почти мгновенно, а при изменении сопротивления PR1 - с инерцией, описанной выше.
Наладка устройства сводится к установке сбалансированного состояния входов компаратора. Подключенным на выход DA1 (к выводу 9) осциллографом или вольтметром постоянного тока контролируют в этой точке низкий уровень напряжения в исходном состоянии, при комнатной температуре вокруг датчика PR1. Балансирование осуществляют подбором сопротивления резистора R2.
Компаратор КР554САЗА можно заменить на КР554САЗБ, К521САЗ. Вместо реле К1 подходит любое слаботочное реле, рассчитанное на напряжение срабатывания 7-12 В (при напряжении питания соответственно 9-12 В) и ток коммутации до 300 мА. Источник питания - стабилизированный. Максимальный ток потребления определяется типом примененного реле. При указанных на схеме элемент ix ток потребления не превышает 70 мА. Токовый ключ на транзисторе VT1 заменяют на КТ817, КТ940, КТ603, КТ630 с любым буквенным индексом или на аналогичные по электрическим характеристикам кремниевые транзисторы средней мощности. Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы - К50-24, К50-35 и аналогичные. Неполярные конденсаторы - типа КМ6Б или аналогичные. Терморезистор КМТ-1 можно заменить' на ММТ-1, ММТ-4. В качестве вентилятора используется маломощный электродвигатель переменного тока, рассчитанный на напряжение в электрической сети, или промышленные электровентиляторы, рассчитанные на напряжение 12 В, например ДОТ-302, Р169-3686. В последнем варианте они подключаются в цепь питания постоянного напряжения 12 В.

Кашкаров А. П.  Новаторские решения в электронике  стр.118-121

Напоминаю, вам необходимо найти ошибки в схеме и попытаться их устранить.