Sziasztok!
Ígéretet tettem, hogy igény esetén bővebben ismertetem ezeket az „összefésült” szabályzókat, és kapcsolási rajzot is teszek fel róla. Most beváltom az ígéretemet.
A kapcsolási rajz:
A stabil tápot igénylő hőfokszabályzó fokozat tápellátását egy LM7808 stabilizáló IC biztosítja. Ha csak 7809 van kéznél, ide az is megfelel. Az eredetileg alkalmazott LM7812 helyett azért alkalmaztam 7808-at, mert így akkus táplálás esetén is biztosítva van a stabkocka bemenetén a gyártó által ajánlott 3 volttal nagyobb feszültség. Az LM324 legkisebb tápfeszültsége 3 V, így nem okoz zavart a működésében. A páraszabályzó egy LM78L05 stabilizátorról működik. Az LM324 gond nélkül üzemel 5 voltról is.
A forgatás időzítő részét a Farkas Péter által, a keltetőgépes fórumon ismertetett áramköre alapján építettem meg. Ez a CD4060 típusú, 14 lépcsős bináris számláló (osztó) áramkörre épül. Néhány dolgot megváltoztattam a kapcsoláson. Egy dióda beiktatásával javítottam az IC tápjának a szűrésén. Előfordulhat ugyanis, hogy a forgató motor indulásakor, a nagyobb áramfelvétel miatt az egyenirányítás utáni puffer kondenzátor nem szűr elég hatékonyan. Így itt a tápfeszültség veszélyesen le is eshet, ami az áramkörök működésében zavart okozhat. A szűrést csak extrém nagy kondenzátorral tudnánk megfelelővé tenni. A másik változtatás az időzítés alapidejét (órajelét) meghatározó, az IC 9.; 10.;11. kivezetéseihez csatlakozó R-C elemek értékein változtattam egy kicsit. A tok ugyanis tartalmaz egy oszcillátort, aminek a frekvenciáját az említett kivezetésekhez csatlakozó R-C elemek értékeinek változtatásával tudjuk befolyásolni. A 11. lábon megmaradt az 1MΩ, de a 250 kΩ trimer helyett, megosztva, - a könnyebb beállíthatóság miatt -, egy 33 kΩ fix és egy 10 kΩ értékű trimmert alkalmaztam. A 22 μF értékű kondenzátor helyébe 10 μF került. (Ilyenből volt megfelelő példány a fiókban.) A pontos kapacitás nem lényeges, - a szórást bizonyos mértékig kompenzálni tudjuk a trimerrel -, de az itt alkalmazott kondi veszteségi tényezője minél jobb legyen! Kis szivárgású példányok a jók ide.
Mivel esetünkben az idő a lényeges, jobb, ha a frekvencia helyett a periódusidővel számolunk. A két érték egymás reciproka, tehát ugyan arról beszélünk, csak másként kifejezve.
Az IC, a 3. lábán, a Q14 kimeneten egy 2,2 kΩ ellenálláson keresztül a relét kapcsoló tranzisztort vezérli. A relével párhuzamos (piros) LED a relé behúzott állapotát jelzi. A Q14 kifejezés arra utal, hogy ezen a kimeneten az órajel periódus idejének, 2 14 hatványának, azaz 16384-szeresének kell eltelnie, mire pl. alacsony szintről magas szintre vált. Ez ellenkező irányban is így van. Másként fogalmazva, 214 periódust számol meg az IC, mire pl. magas szintről alacsonyra vált. Megfordítva a számítás menetét, a 2 órás (7200”) időzítés esetén az órajel periódusideje 7200”/16384 = 0,439453125” lesz. Érdekességképpen azért még kiszámíthatjuk az órajel frekvenciáját is. Az f=1/T képletet használva, - ahol a T a periódusidő -, az órajel frekvenciája 1/0,439453125=2,27555555…. Hz lesz. Ezt az alacsonynak mondható frekvencia értéket csak nagyon drága műszerrel tudnánk pontosan beállítani ezért is jobb a periódusidővel kalkulálni.
Szintén nem szerencsés a 2 órát kivárni, hogy ellenőrizhessük a helyes időzítéshez szükséges órajel beállításának a pontosságát. Erre is van megoldás. Valamelyik alacsonyabb osztású kimeneten kell ellenőrizni a beállított időt. A részidő visszajelzését egy újabb tranzisztor és egy másik LED beiktatásával oldhatjuk meg. A Q4 (16-szoros osztású) kimeneten, (az IC 7. lába) az alap periódusidő 16-szorosa lesz jelen. Tehát ez a kimenet 0,439453125 x 16 =7,03125 másodpercenként vált alacsony feszültségszintről magasra, és vissza. Ez sem a legjobb megoldás, mert az itt elkövetett beállítási hiba, 2-nek a 10.hatványával (1024) fog szorzódni. Az időzítés beállítása után viszont remekül felhasználható a 7” körüli állapotváltás a működőképesség visszajelzésére. Ha a beállításkor nem a Q4-re kötjük az ide csatlakozó 2,2 kΩ ellenállást, hanem ideiglenesen pl. a Q9 (az IC 13. lába) kimenetet használjuk, akkor ebben az esetben az órajel periódusidejének 512-szeresét, 225 másodpercet, ami 3’ 45” kell ezen a kimeneten pontosan beállítani. Ez már kellő pontosságot biztosíthat 2 óra esetére is. Pl. a Q9-nél 1” beállítási hiba, - ami még jól érzékelhető pl. stopper segítségével -, a Q14 kimeneten 2 óra elteltével 32” differenciát fog okozni. Ez 24 órára számítva 12x 32=384”, ami 6’ 24”. Szerintem ez még bőven belefér! Mondhatni, ez az ára a kapcsolás egyszerűségének!
A beállítás végeztével javaslom a Q4 kimenetre visszakötni a részidőt mutató (sárga) LED-et.
A páraszabályzó fokozatról:
A pára érzékelése egy rezisztív típusú érzékelővel történik. Az érzékelő pontossága itt nem kritérium, mert csak azt kell detektálnia, hogy több vagy kevesebb a páratartalom az elvárt értéknél.
Ezekről az érzékelőkről annyit tudok, hogy a kerámia felületre felgőzölögtetett speciális fémoxid rétegbe abszorbeálódó, vagy onnan adszorbeálódó pára arányában az eszköz impedanciája (esetünkben 1 kHz-es négyszögimpulzussal szemben tanúsított váltóáramú ellenállása) változtatja meg az értékét. Ez az érzékelés, mérés alapja.
A kapcsolásáról: Visszafejtettem egy gyári páraérzékelő modul kapcsolását. Ebből számomra az derült ki, hogy egy, négy műveleti erősítőt tartalmazó SMD tokkal, LM324D IC-vel oldották meg ezt a funkciót.
A négy műveleti erősítő szerepe: Az egyikkel egy oszcillátor kapcsolással előállítják a méréshez szükséges 1kHz körüli négyszögjelet. Egy másikkal az érzékelőn átvezetett jelet egyenirányítják. Az így kapott jelet a harmadikkal felerősítik. Innen vezethetjük el a páratartalommal arányos egyenfeszültséget. A negyedik erősítőt feszültségkövető kapcsolásban a fél tápfeszültség előállítására használják fel. Az LM324D itt egytelepes, stabil 5 V táplálással üzemel. A fél tápfeszültség emiatt szükséges.
Ezt a gyári kapcsolást egészítettem ki egy komparátor fokozattal. A hőfokszabályzóban, (erről majd később szólok) nincs felhasználva egy műveleti erősítő. Ezt használtam fel itt.
Egy, a potenciométert is tartalmazó feszültség osztóról vezetünk egy a potival beállítható egyenfeszültség szintet a műveleti erősítő egyik (az IC 10. kivezetése) bemenetére. A másik bemenet (az IC 9. kivezetése) fogadja a páraérzékelő felől érkező, a páratartalommal arányos egyenfeszültséget. A két feszültség szintjét hasonlítja össze a komparátor. Ezek egymáshoz viszonyított helyzete alapján, - mikor melyik pozitívabb a másiknál -, lesz magas, vagy alacsony szinten a komparátor kimenete. (az IC 8. kivezetése)
A komparátor kimenete egy teljesítmény Fetet vezérel. Az ezzel kapcsolt kimenetről lehet meghajtani pl. egy párologtató edény fölé szerelt ventilátort. Ezzel fokozva a párologtatást, amikor szükség van rá.
Ha ide a ventilátor helyett egy szilárdtest relé bemenetét kötjük, akkor 230 voltos eszközt is tudunk vele vezérelni. Hagyományos relét is elbírna, de a gyakori kapcsolás miatt az esetleg beéghet.
A gyári modul elvi rajzát nem publikálom. Mivel ez mások szellemi terméke, és még nem kapott nyilvánosságot (szerintem), így valószínűleg szerzői jog védheti! Nem fogom a fejem ebbe a hurokba beledugni. Kérem mindenki megértését! Az esetleges után építők ide bátran használhatnak SY-HS220, vagy SY-HS230 jelű páraérzékelő modult! A Hestore üzletében szinte mindig kapható.
A hőfokszabályzó:
Szíjj István híradás technikus cikke alapján készült. A ma már korszerűtlen AC125 tranzisztor helyett NTC ellenállást használtam fel hőérzékelőnek.
Ennek függvényében módosultak a feszültség osztó ellenállás hálózatnak az értékei. A másik módosításom a kimeneti részt érinti. A triakot közvetlenül meghajtani képes optocsatoló alkalmazásával egyszerűbb lett a kimenet kapcsolástechnikája. Ezáltal több egyéb apróság mellett, két tranzisztor is fölöslegessé vált.
A hőfokszabályzóban is a klasszikus négyes műveleti erősítő, egy LM324 került felhasználásra. De amint a páraszabályzó ismertetésekor jeleztem, itt már csak három műveleti erősítő kapott funkciót, így a negyediket a páraszabályozáshoz használtam fel.
Az A1 hibajel erősítőként üzemel. A bemenetek egyikére (az IC 6. kivezetése) itt is a fél tápfeszültség van vezetve. Ehhez képest figyeli a másik bemenetére (az IC 5. kivezetése) jutó egyenfeszültség szintjét. Ez a feszültség az ellenállás osztó pillanatnyi arányától függ. Ez az arány pedig az előtét ellenállás (R1 A és B) értéke, a potenciométerrel beállított ellenállás értéke, és az NTC pillanatnyi ellenállásértékétől függ. Az R5-R6 ellenállásokkal beállított fél tápfeszültséghez képest tapasztalható eltérés az ún. hibajel. Ezt erősíti fel a hibajel erősítő. Az erősítés mértékét az R7 visszacsatoló ellenállással állíthatjuk be. Az ellenállásérték csökkentésével növekszik az erősítés, a szabályzó érzékenyebb lesz. Csökken a hiszterézise. Ha túl keskenyre állítjuk be ezt a tartományt, a szabályzó nem lesz képes a hőlengéseket kezelni!
A második műveleti erősítővel (A2), ami tulajdonképpen egy módosított komparátor, egy érdekes oszcillátor kapcsolást képez. Ezzel egy ún. fűrészjelre hasonlító jelet állítunk elő. A fűrészfeszültség tulajdonképpen a 220 μF értékű kondenzátor töltési – kisütési görbéje. Amikor a komparátor kimenete H szinten van, (ez majdnem megegyezik a tápfeszültséggel), a kimenetről (az IC 1. kivezetése) egy 10 kΩ ellenálláson (R9) keresztül töltődik a kondenzátor. Amikor a kondenzátoron, és egyszersmind a komparátor bemenetén (az IC 2. kivezetése) a feszültség meghaladja a komparátor másik lábán (az IC 3. kivezetése) beállított fél tápfeszültséget,( komparálási küszöb), a kimenet átbillen, és alacsony, L szintre vált. Ez 0 közeli szintet jelent. Ekkor a kondenzátor el kezd kisülni a korábban említett R9, 10 kΩ ellenálláson keresztül a kimenet felé. A kondenzátorban tárolt energia elkezd kisülni. A feszültség a kondenzátoron csökkenni kezd. Amint ez a feszültségszint kisebb lesz a fél tápfeszültségtől, a kimenet ismét átbillen, magas szintre vált.
Újból indul ez a töltés-kisütés játék a kondenzátoron. Így alakul ki a kondenzátoron a fűrészjel.
A harmadik műveleti erősítő komparátorként működik. Egyik bemenetére (az IC 12. kivezetése), ezt az említett fűrészjelet vezetjük. A másik bemenetre, (az IC 13. kivezetése) a hibajel erősítő kimeneti feszültségét vezetve a két jel összehasonlításra kerül. A komparátor összegzi (összeadja vagy kivonja egymásból) a két jelet, a mindenkori előjelek függvényében. Mintegy moduláljuk a fűrészjelet, ezzel megváltoztatva a fűrészjel kitöltési tényezőjét. Ez, a komparátor kimenetén (az IC 14. kivezetése) megjelenő jel arányos, idegen szóval proporcionális a hibajellel. Innen származik a „P” típusú szabályozás kifejezés! Ezzel a jellel egy kapcsoló tranzisztoron keresztül, egy, a triakot közvetlenül vezérelni képes optocsatolón át, egy triakkal kapcsolhatunk valamilyen 230 voltos fűtőalkalmatosságot. Izzót, ellenállást stb.
Nullátmenet detektoros optocsatolót használva elérhetjük, hogy a fűtést csak 0 feszültségnél, és így 0 áramnál kapcsolja be (és ki) a triak. Ezzel is korszerűsödött az áramkör.
Az eredeti kapcsolásban H szintnél nem fűtött a fűtőtest. Most, a triakot közvetlenül meghajtó optocsatoló miatt megfordult a helyzet. H szintnél fűt a rendszer, de ebben az esetben, nincs, ami később megfordítsa a triakig a műveletet, ezért ez így működik helyesen! |
