Bộ điều khiển máy sưởi tự động PWM

0
127

Các mạch tương tự đã có ngày của họ; mọi thứ bây giờ là kỹ thuật số. Tuy nhiên, đây là một mạch tương tự đơn giản được xây dựng với một chip điều chỉnh độ rộng xung tốt, cũ nhưng vẫn khả dụng. Mạch điều khiển bộ gia nhiệt DC tự động được giới thiệu ở đây có thể được sử dụng để điều khiển cuộn dây bộ gia nhiệt DC, chip làm mát nhiệt điện, v.v. Hơn nữa, thiết kế có thể được sử dụng làm cơ sở cho vô số thí nghiệm. Chúc vui vẻ!

Phần tử cốt lõi của mạch là chip điều chế độ rộng xung SG3525A (KA3525A) (IC1). Sử dụng mạch khuếch đại  Thành phần quan trọng tiếp theo là một điện trở nhiệt hệ số nhiệt độ âm (NTC) hoạt động như cảm biến nhiệt độ. MOSFET IRF9540 (T1) kênh P mạnh mẽ ở đầu ra của mạch có thể điều khiển trơn tru các tải của lò sưởi được kết nối với yêu cầu dòng điện lên đến 19 A ở nguồn cung cấp 12 Vdc. Mặc dù không quá quan trọng, đầu vào 12-Vdc được điều chỉnh / sạch được khuyến nghị cho mạch này.

Trong mạch, tần số dao động theo công thức FOSC = 1 / CT (0,7xRT); tức là, 1 / C1 (0,7xR1), trong khi bộ trimpot 10K (RP1) đặt chu kỳ nhiệm vụ. Các đầu ra trình điều khiển của IC1 được nối đất để đầu cuối VC của nó được chuyển sang nối đất bằng các bóng bán dẫn nguồn cực hình bên trong trên các chu kỳ dao động thay thế để dẫn động T1. Nhiệt điện trở NTC, cùng với điện trở 10K (R2), tạo thành một bộ chia điện thế để cấp một đầu vào tỷ lệ cho cực nghịch đảo (Chân 1) của IC1. Lưu ý rằng tham chiếu 5.1-V bên trong của IC1 (Chân 16) được sử dụng để phân cực bộ phân chia tiềm năng này và bộ trimpot được kết nối với cực không đảo (Chân 2). Mạng RC (R3-C3) cung cấp khả năng bù phản hồi đủ để ngăn chặn các hiện tượng quá mức và dao động khó chịu.

Vì tất cả các bộ phận không phải là loại SMT (công nghệ gắn trên bề mặt) nên việc hàn và lắp ráp sẽ không quá khó khăn. Sau khi lắp ráp mạch trên một bo mạch hoàn thiện, đã đến lúc hiệu chỉnh hệ thống. Sau khi hiệu chuẩn ban đầu chính xác, mạch đã sẵn sàng hoạt động với việc lắp đặt bộ sưởi DC trong thế giới thực. Bốn điều cần phải được thiết lập để làm cho bản phác thảo hoạt động với một tải nhiệt bên ngoài:

  1. Cấp nguồn cho mạch khi không có tải đầu ra và đo điện áp ở TP2 bằng nhiệt điện trở ở nhiệt độ môi trường.
  2. Xoay trimpot RP1 để đặt điện áp ở TP1 cao hơn một chút so với điện áp quan sát được ở TP2.
  3. Đảm bảo rằng chỉ báo màu xanh lam (LED1) sáng lên. Tiếp theo, đốt nóng nhiệt điện trở bằng ngọn nến thắp sáng hoặc mỏ hàn đã nung nóng. Tiếp theo, kiểm tra xem chỉ báo màu xanh lam giảm dần và cuối cùng là tắt.
  4. Tháo nguồn nhiệt và đợi một lát để xem đèn báo màu xanh có hoạt động trở lại hay không.

Lưu ý rằng khi bạn kết nối lò sưởi qua đầu nối tải đầu ra J2, LED1 có thể không hoạt động do đường dẫn điện trở thấp do cuộn dây lò sưởi đưa vào. Trên thực tế, chỉ báo này được thêm vào như một công cụ hỗ trợ trực quan hữu ích cho việc gỡ lỗi không thường xuyên!

Nếu bạn muốn tối ưu hóa hệ thống sưởi ấm của mình, trước tiên bạn phải ghi lại các thông số cần thiết một cách liên tục và chính xác. Sau khi có dữ liệu này, bạn có thể nhanh chóng đánh giá tác động của những thay đổi thậm chí tương đối nhỏ. Hiểu rõ hơn về các đặc tính điện của nhiệt điện trở cũng đảm bảo việc cất cánh suôn sẻ trong vấn đề này (xem hình tiếp theo).

Tác giả đã kiểm tra kỹ lưỡng nguyên mẫu thiết kế được thiết kế bằng breadboarded của mình để xem liệu kết quả thực tế có khớp với lý thuyết hay không (xem hình bên) và có được kết quả cuối cùng như mong đợi.

Thử nghiệm bảng mạch

Một chút lý thuyết (nhàm chán):  Tần số PWM được xác định bởi các thành phần RC R1 và C1 kết nối với Chân 6 (RT) và Chân 5 (CT) của IC1. Bạn có thể theo dõi tần số thông qua Chân 4 của IC1. Hiển thị tiếp theo là hai biểu đồ dao động ngẫu nhiên được chụp khi phạm vi thăm dò tại Chân 5 và Chân 4 của IC1.

Chân 1 và Chân 2 của IC1 là đầu vào của bộ khuếch đại lỗi tích hợp để tăng hoặc giảm chu kỳ nhiệm vụ dựa trên mức điện áp trên chúng. Khi điện áp trên Chân 1 lớn hơn điện áp trên Chân 2, chu kỳ nhiệm vụ giảm và ngược lại. Nếu chu kỳ nhiệm vụ ở mức tối đa, đầu ra tại Chân 13 của IC1 là khoảng 0,6 V và khoảng 11,4 V (Vcc-0,6) nếu chu kỳ làm việc là tối thiểu. Điều khiển “van tiết lưu” hoạt động giữa hai biên này và điều chỉnh vĩnh viễn PWM cho đến khi lỗi bằng không.

Trên thực tế, chân 13 (VC) là đầu cuối cấp điện áp (4,5–35 V) của tầng trình điều khiển. Ở đây, VC được sử dụng để điều khiển MOSFET nguồn (chế độ cung cấp một đầu của chip) thông qua một điện trở bảo vệ 100 Ω (R5). Cũng xem các biểu đồ dao động tiếp theo (một lần nữa ngẫu nhiên): phạm vi được thăm dò tại Chân 13 (TP3) của IC1 và đầu cuối Tải + của J2.

Hầu hết hệ thống điều khiển nhiệt độ có độ chính xác cao sử dụng một bộ vi điều khiển làm bộ não và các chip cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số để lấy mẫu nhiệt độ. Dự án DIY nhỏ này là một tác phẩm nghệ thuật tương tự với mạch tích hợp tương tự giá rẻ nhưng hiệu quả làm lõi và một điện trở nhiệt tiêu chuẩn làm phần tử lấy mẫu nhiệt độ đầu cuối. Chỉ cần xây dựng nó và xem hiệu suất tuyệt vời của nó. Chúc mừng!

Danh sách thành phần

R1, R3: 100K

R2, R4: 10K

R5: 100 Ω

R6: 1,2 nghìn

RP1: 10K (nhiều lượt)

NTC: Điện trở nhiệt 10K NTC

C1, C2: 100 n

C3: 1 n

C4: 100 uF / 40 V

LED1: Xanh lam (3 mm)

T1: IRF9540 (tản nhiệt – tùy chọn)

IC1: KA3525A / SG3525A

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here