1. 236-22-63,
055
tel./fax
Elbl¹g,
82-300
2,
Junaków
ul.
Elektronik,
PRESS-POLSKANowy
press-polska@pro.onet.pl
e-mail:
Regulator temperatury dla fotografików
Nowy Elektronik 174-K
Jak sama nazwa wskazuje, uk³ad s³u¿y do kontroli temperatury podczas procesu wywo³ywania zdjêæ. Uk³ad jest
prosty w budowie, a wykonaæ go mo¿e nawet osoba, która z elektronik¹ ma niewiele wspólnego
Kontynuuj¹c cykl artyku³ów (patrz "Stroboskop fotograficzny NE nr 4/2000", oraz np. 20°C napiêcie wyjœciowe przyjmie wartoœæ 293,15* 10mV/K=2,9315. Je¿eli chce-
"Lampa do ciemni fotograficznej" NE nr 4/2000) przeznaczonych dla fotografików - my odczytaæ temperaturê w stopniach Celsjusza nale¿y od napiêcia wyjœciowego czuj-
amatorów, których wœród czytelników NE nie brakuje, chcia³em przedstawiæ kolejny uk³ad nika odj¹æ napiêcie jakie panuje na jego zaciskach w temperaturze 0°C
który u³atwi pracê w ciemni fotograficznej. Prezentowany uk³ad to precyzyjny regulator (273,15*10mV=2,7315V). W konsekwencji tego zabiegu otrzymamy napiêcie ró¿nico-
umo¿liwiaj¹cy utrzymanie sta³ej temperatury w k¹pielach u¿ywanych do obróbki mate- we, dodatnie dla temp. dodatnich, oraz ujemne dla temp. ujemnych. Stosowanie tej
ria³ów fotograficznych. Prezentowany uk³ad ³¹czy w sobie precyzyjny termometr i regu- metody jest proste, jednak ró¿nicowe napiêcie obarczone jest dodatkowo b³êdem po-
lator temperatury z wyjœciem do sterowania grza³k¹ elektryczn¹ o du¿ej mocy. Uk³ad po chodz¹cym od niestabilnoœci napiêcia "offsetu", st¹d koniecznoœæ zastosowania wyso-
adaptacji zakresu regulacji mo¿e tak¿e znaleŸæ wiele zastosowañ, przyk³adem mo¿e byæ kostabilnego Ÿród³a napiêcia wytwarzaj¹cego napiêcie "offsetu". Napiêcie wyjœciowe
sterowanie ogrzewaniem pod³ogowym lub temperatur¹ w akwarium, je¿eli tylko ktoœ czujnika temperatury IC1 podane jest poprzez prze³¹cznik S1 na wejœcie pomiarowe
chcia³by mieæ mo¿liwoœæ sta³ej optycznej kontroli temperatury. uk³adu IN HI IC5. Ujemna koñcówka pomiarowa IN LO zwarta jest z wejœciem napiêcia
referencyjnego REF HI i pod³¹czona z uk³adem wytwarzania napiêcia referencyjnego.
Budowa detektora i dzia³anie Uk³ad wytwarzania napiêcia referencyjnego sk³ada siê ze skompensowanego wzorca
Schemat ideowy przedstawia rys. 1. Jest to uk³ad kompletnego regulatora za- napiêcia ok. 1,2V, uk³adu IC2 oraz wzmacniacza IC4B. Elementy w³¹czone w obwód
wieraj¹cego regulator z wyjœciem do sterowania grza³k¹, cyfrowego wskaŸnika aktual- ujemnego sprzê¿enia zwrotnego IC4B zapewniaj¹ odpowiednie warunki pracy uk³adu
nej temperatury oraz temperatury zadanej. Ca³oœæ jest zasilana z prostego zasilacza. IC5. Potencjometr P4 pozwala ustaliæ napiêcie "offsetu" 2,72315V, a potencjometr P3
Uk³ad wskaŸnika stanowi tani i dobrze znany uk³ad ICL7107 pracuj¹cy w podstawowej napiêcie referencyjne uk³adu IC5 1,0000V. Elementy RC do³¹czone bezpoœrednio do uk³adu
konfiguracji, lecz zasilany w nietypowy sposób. Uk³ad zasilany jest tylko napiêciem do- IC5 to minimum wymagane do poprawnej pracy uk³adu IC5, jak ju¿ wspomniano na
datnim przy jednoczesnym zwarciu koñcówek 21,26 do masy i podaniu zewnêtrznego wstêpie pracuj¹cego w podstawowej aplikacji z pojedynczym zasilaniem i zewnêtrz-
napiêcia referencyjnego. Zastosowanie zewnêtrznego napiêcia referencyjnego w przy- nym napiêciem referencyjnym.
padku uk³adu o du¿ej dok³adnoœci z wykorzystaniem uk³adu ICL7107 to koniecznoœæ. Uk³ad regulatora sk³ada siê z komparatora napiêcia IC3 sterowanego napiêciem
Wewnêtrzny wzorzec wskutek zmian temperatury obudowy (temperatura zale¿na od z czujnika temperatury oraz napiêciem ustalaj¹cym próg prze³¹czania komparatora wy-
liczby zapalonych segmentów wyœwietlacza) nie gwarantuje odpowiedniej dok³adno- twarzanym przez uk³ad IC4A i regulowanem potencjometrem P2. Rezystor R15 zapew-
œci. Jako wzorzec dla zewnêtrznego Ÿród³a napiêcia odniesienia i napiêcia "offsetu" wy- nia odpowiedni¹ histerezê zabezpieczaj¹c przed oscylacjami w czasie prze³¹czania.
korzystano skompensowane termicznie Ÿród³o napiêcia odniesienia 1,223V uk³ad LM385Z- Wartoœæ rezystora zosta³a tak dobrana, aby histereza wynosi³a +/-0.1°C. Je¿eli nie
1,2. oczekujemy od regulatora tak w¹skiej histerezy (np. wiêkszoœæ wywo³ywaczy wymaga
Jako czujnik temperatury zastosowano uk³ad IC1 LM335, który zachowuje siê jak dioda jedynie tolerancji +/-0,3 do +/-05°C) wartoœæ rezystancji R15 mo¿na zmniejszyæ. Ob-
Zenera o napiêciu przebicia wprost proporcjonalnym do temperatury bezwzglêdnej z³¹- ci¹¿enie komparatora IC3 stanowi transoptor ISO1, który steruje bramk¹ triaka TY1.
cza i o wspó³czynniku przetwarzania równym 10mV/°K. Cech¹ która wyró¿nia uk³ad Dioda LED D8 sygnalizuje stan napiêcia na wyjœciu uk³adu. Zapalona informuje o wyste-
LM335 np. od taniego i popularnego uk³adu LM35 poza wiêksz¹ dok³adnoœci¹ i pomia- rowaniu triaka TY1 i podaniu napiêcia sieci energetycznej na zaciski wyjœciowe J2/1,J2/
rem temperatury bezwzglêdnej jest fakt posiadania dodatkowej koñcówki ADJ, która 2. Zastosowanie transoptora zagwarantowa³o odseparowanie uk³adu pomiarowego od
umo¿liwia przeprowadzenie dok³adnej kalibracji czujnika poprzez podanie odpowiednie- niebezpiecznego dla ¿ycia napiêcia sieci energetycznej, a dziêki funkcji wbudowanej w
go napiêcia na koñcówkê ADJ. Podstawowy uk³ad pracy oraz topografiê wyprowadzeñ strukturê transoptora wyzwalaniu triaka TY przy przejœciu napiêcia sieci przez "zero" uk³ad
uk³adu LM335 w wersji obudowy TO92 przedstawia rys. 2. Uk³ad zapewnia uzyskanie nie wytwarza zak³óceñ radiowych. Dla ma³ych mocy obci¹¿enia trak TY1 nie wymaga
napiêcia œciœle proporcjonalnego do temperatury bezwzglêdnej. Oznacza to, ¿e napiêcie radiatora jednak przy mocach powy¿ej 100W nale¿y zastosowaæ ma³y radiator. Uk³ad
wyjœciowe 0V osi¹gnie wartoœæ przy temp. - 273,15°C. Odpowiednio dla temperatury elektroniczny zasilany jest z sieci energetycznej poprzez transformator TR1obni¿ajacy
G3
A3
G2
A2
G1
A1
B3
B2
B1
Rys. 1 Schemat ideowy
F3
F2
F1
A
A
A
A
10
10
10
9
8
7
6
9
8
7
6
9
8
7
6
R15
VCC D1
W3 W2 W1
VCC
R11
R16
D2
R1 R2
C1 C2
5
6
8
D8
3
IC3
7
2
1
2 D3 LED ISO1
P1
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
MOC
MOC
VCC
D3
D2
Dp
D1
C3
C2
C1
E3
E2
E1
4
1
R3 R14
G3
D3
A3
G2
D2
A2
G1
D1
A1
Dp
C3
B3
C2
B2
C1
B1
E3
E2
E1
F3
F2
F1
VCC
20
19
22
17
18
15
24
16
23
25
13
14
10
11
12
9
7
6
8
2
3
4
5
R12
4
6
A 1 IC5
R4 R13
31
IN HI
AB4
POL
C3
B3
C2
B2
C1
B1
F3
F2
F1
G3
D3
A3
G2
D2
A2
G1
D1
A1
E3
E2
E1
S1
2
IC1 2 C3 1 TY1
V+
30 J2/2
B IN LO
+
3 5 IC4B
ADJ 1
7 36 26
2
REF HI V-
C0MM
IC2 6
-
CREF
CREF
BUFF
TEST
GND
OS1
OS2
OS3
LM358 35
INT
A/Z
REF LO
+
ADJ
3 Obci¹¿enie
1
R5
220V/600W
-
32
40
39
38
34
33
29
28
27
37
21
8
C7 J2/1
1
C IC4A 2 R9 C6 C9 R10 C11
P3 1
1 C12
3
R6 B2
GND
3,15A
VCC
4
IC6 B1 J1/2
P4 2 1 D4
+ INP 1
1K
P2 D5 100mA
TS1
220V/AC
3
C4 C5 C8 C10
R7 R8
D6
J1/1
1
D7 TS4/40

2. press-polska@pro.onet.pl
e-mail:
236-22-63,
055
tel./fax
Elbl¹g,
82-300
2,
Junaków
ul.
Elektronik,
PRESS-POLSKANowy
VCC napiêcie i prosty zasilacz zbu- cza p³ytkê wyœwietlaczy nale¿y wluto-
dowany w oparciu o garstkê P³ytka wyœwietlaczy waæ pod k¹tem 90° do p³ytki regulato-
R elementów i uk³ad IC6. ra. Poprawnie zmontowany uk³ad po-
winien dzia³aæ od pierwszego w³¹cze-
0,5 - 5mA
Monta¿ i uruchomienie nia, jednak zanim docenimy walory zbu-
+ Wyj Srebrzanka dowanego regulatora musimy przepro-
ADJ 2 1
2
Uk³ad regulatora
zmontowany zosta³ na P³ytka regulatora wadziæ kalibracjê uk³adu, dla wykona-
+
3 10k
ADJ
dwóch obwodach drukowa- nia której niezbêdny bêdzie dobrej kla-
-
LM335
nych. Mozaikê œcie¿ek przed- sy multimetr cyfrowy o rozdzielczoœci
1
minimum 4,5 cyfry. Ze wzglêdu na fakt,
TO92 widok od strony wyprowadzeñ
stawiaj¹ rys. 3. Monta¿ jest
GND
GND prosty i nale¿y go wykonaæ w ¿e niektóre elementy uk³adu znajduj¹ siê
Rys. 2 Uk³ad wyprowadzeñ i podstawowy Rys. 4 Sposób po³¹czenia p³ytek
tradycyjny sposób, pamiêta- pod niebezpiecznym dla ¿ycia napiê-
uk³ad pracy LM335 j¹c o kilku zworach oznaczo- ciem sieci energetycznej wszelkie pomiary nale¿y wykonaæ bardzo ostro¿nie i pod ¿ad-
nych jako "Z" które nale¿y wy- nym pozorem nie dotykaæ elementów znajduj¹cych siê wewn¹trz obszaru zaznaczone-
konaæ w pierwszej kolejnoœci. Jedn¹ na p³ytce wyœwietlaczy i trzy na p³ytce regulatora. go grub¹ kresk¹. Najpierw upewniamy siê o poprawnoœci napiêcia zasilania 5V oraz
Pod uk³ad IC5 nale¿y wlutowaæ podstawkê, a uk³ad w³o¿ymy dopiero po przeprowadze- odniesienia. Zmierzona wartoœæ napiêcia na zaciskach 1,2 uk³adu IC2 powinna wynosiæ
niu wstêpnej kalibracji. Potencjometr P2 montowany na p³ytce wyœwietlaczy nale¿y tak 1,2V. Nastêpnie za pomoc¹ potencjometru P4 ustalamy napiêcie offsetu (koñcówka IN
przykrêciæ, aby jego obudowa mia³a kontakt z mas¹ regulatora. Regulator przeznaczony HI, IN LO uk³adu IC5) na wartoœæ 2,7315V, nastêpnie za pomoc¹ potencjometru P3
jest do pracy w ciemni fotograficznej, dlatego wyœwietlacze W1-W3 oraz dioda LED D8 ustalamy napiêcie referencyjne 1,000V (koñcówka REF HI, REF LO) dla uk³adu IC5. Teraz
powinny byæ koloru ¿ó³tego. Jak wiadomo materia³y fotograficzne nie podlegaj¹ na- mo¿emy w³o¿yæ do podstawki uk³ad IC5 pamiêtaj¹c o uprzednim wy³¹czeniu napiêcia
œwietleniu przy d³ugoœci fali ok. 580-590nm w ostatecznoœci jako W1-W3 mo¿na stoso- zasilania. Po w³¹czeniu zasilania i ustawieniu prze³¹cznika S1 w pozycjê 1 wyœwietlacz
waæ wyœwietlacze koloru pomarañczowego o fali 630nm. Diody D1-D3 w³¹czone w powinien wskazywaæ przybli¿on¹ temperaturê, w której znajduje siê czujnik IC1. Usta-
obwód zasilania wyœwietlaczy obni¿aj¹ napiêcie powoduj¹c zmniejszenie pr¹du przypa- wienie prze³¹cznika S1 w pozycjê 2 spowoduje pomiar napiêcia progowego, przy któ-
daj¹cego na jeden segment wyœwietlacza do wartoœci ok. 4mA, co jest wartoœci¹ zu- rym nast¹pi zmiana stanu komparatora IC3. Przyk³adowo je¿eli za pomoc¹ potencjome-
pe³nie wystarczaj¹c¹ w przypadku pracy w ciemni. Je¿eli regulator znajdzie zastosowa- tru P2 ustawimy napiêcie na wyjœciu 1 uk³adu IC4A np. 2,9515V, uk³ad wyœwietlania
nie poza ciemni¹ fotograficzn¹ wyœwietlacze mog¹ byæ dowolnego koloru niskoprado- oparty na uk³adzie IC5 wska¿e wartoœæ napiêcia 0,220V co odpowiada wartoœci 22,0°C
we, a ich intensywnoœæ œwiecenia mo¿emy zwiêkszyæ poprzez pominiêcie diod D1-D3. (2,9515 - 2,7315 = 0,220V). Po ustaleniu wartoœci progowej prze³¹czamy prze³¹cznik
Uk³ad scalony IC1, który jest czujnikiem temperatury jest montowany poza obwodem S1 w pozycjê 1 tak, aby wyœwietlacz wskazywa³ aktualn¹ temperaturê. Dla temperatu-
drukowanym. Do pod³¹czenia czujnika nale¿y stosowaæ cienki kabel trzy¿y³owy, który z ry czujnika IC1 mniejszej od zaprogramowanej powinno nast¹piæ wysterowanie triaka
jednym koñcem nale¿y wlutowaæ w miejsce IC1, a do drugiego lutujemy uk³ad IC1. TY1 i podanie napiêcia sieci energetycznej na zaciski J2/1,J2/2, analogicznie je¿eli tem-
Czujnik temp. IC1 nale¿y umieœciæ w rurce PCW, któr¹ wype³niamy silikonem lub klejem peratura przekroczy zaprogramowan¹, powinno nast¹piæ zablokowanie triaka TY1 i wy-
distal tak, aby zabezpieczyæ wyprowadzenia czujnika, który bêdzie pracowa³ w ca³kowi- ³¹czenie napiêcia na zaciskach wyjœciowych. Po tak przeprowadzonej kalibracji nale¿y
tym zanurzeniu w stosunkowo agresywnych roztworach. Niepotrzebne zwiêkszenie ob- jeszcze skalibrowaæ czujnik temperatury IC1, dla przeprowadzenia której niezbêdny bê-
jêtoœci czujnika wp³ywa niekorzystnie i zwiêksza jego bezw³adnoœæ , dlatego przy wybo- dzie dok³adny termometr laboratoryjny lub mieszanina wody z lodem jako wzorzec 0°C.
rze œrednicy rurki nale¿y siê kierowaæ zasad¹ im ciaœniej tym lepiej. Po zmontowaniu Umieszczamy czujnik w znanej temperaturze i po odczekaniu, a¿ temperatura siê ustali
obwodów drukowanych nale¿y je po³¹czyæ zgodnie z rys. 4 tak, aby stanowi³y jedn¹ za pomoc¹ potencjometru P1 nale¿y doprowadziæ do sytuacji, w której wskazania wy-
ca³oœæ. Do punktów lutowniczych umieszczonych w p³ytce wyœwietlaczy nale¿y wluto- œwietlacza pokrywaj¹ siê ze wskazaniami termometru, lub wyœwietlacz wska¿e 00,0°C,
waæ krótkie odcinki srebrzanki i po ich wygiêciu, tak aby przylega³y do p³ytki wyœwietla- gdy czujnik umieœcimy w mieszaninie wody i lodu. Uk³ad regulatora przewidziany jest do
stosowania w pracowni-ciemni fotograficznej do utrzymywania sta³ej temperatury
w ró¿nego rodzajach k¹pielach, stad proponowany zakres regulacji. Przy warto-
œciach rezystorów R6,R7 jak na schemacie otrzymamy zakres od 15 do 35°C i
mimo zastosowania zwyk³ego potencjometru z k¹tem obrotu 270° mo¿na w doœæ
precyzyjny sposób ustawiæ dowoln¹ temperaturê. Jako P2 mo¿na tak¿e zastoso-
waæ tablicowy potencjometr wieloobrotowy, który podniesie komfort pracy, ale
znacznie zwiêkszy koszt wykonania regulatora. Opisywany regulator mo¿e znaleŸæ
tak¿e inne zastosowanie. W ka¿dym z przypadków nale¿y tak dobraæ wartoœci re-
zystorów R6,R7, aby potencjometr P2 zapewnia³ odpowiedni zakres napiêæ progo-
wych.
Spis elementów C3 - 100nF W3 - WA 14mm
Rezystory: C4 - 220µF/16V Uk³ady scalone:
R1 - 2k C5 - 100nF IC1 - LM335
R2 - 5,1k C6 - 100pF IC2 - LM385Z 1,2V
R3 - 100k C7 - 100nF IC3 - LM311
R4 - 1M C8 - 100nF IC4 - LM358
R5 - 1,5k C9 - 47nF IC5 - ICL7107
R6 - 100k C10 - 2200µF/16V IC6 - LM7805
R8 - 2k C11 - 220nF ISO1 - MOC3041
R7 - 68k Pó³przewodniki: Inne:
R9 - 100k D1 - 1N4007 B1 - podstawka bez.
R10 - 470k D2 - 1N4007 B2 - podstawka bez.
R11 - 82 D3 - 1N4007 P1 - 10k wieloobrotowy
R12 - 510 D4 - 1N4007 P2 - 4,7k/A
R13 - 220 D5 - 1N4007 P3 - 1k wieloobrotowy H
R14 - 100k D6 - 1N4007 P4 - 1k wieloobrotowy H
R15 - 22M D7 - 1N4007 Podstawka - DIL40
R16 - 2k D8 - LED ¿ó³ty S1 - prze³¹cznik suwakowy
Kondensatory: TY1 - BT136/600 TS1 - TS4/40
C1 - 100nF W1 - WA 14mm 174-K p³ytka
Rys. 3 Rozmieszczenie elementów na p³ytkach drukowanych C2 - 47µF/16V W2 - WA 14mm 174-1-K p³ytka