Принципиальная электрическая схема печи

Обновлено: 17.05.2024

Схемы тиристорных регуляторов

Для того, чтобы получить качественную и красивую пайку требуется правильно подобрать мощность паяльника и обеспечить определенную температуру его жала в зависимости от марки применяемого припоя. Предлагаю несколько схем самодельных тиристорных регуляторов температуры нагрева паяльника, которые с успехом заменят многие промышленные несравнимые по цене и сложности.

Внимание, нижеприведенные тиристорные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы может привести к поражению электрическим током!

Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника. Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой. Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры. Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.

Классическая тиристорная схема регулятора

Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.

Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление между анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение между его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.

Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).

При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.

Простейшая тиристорная схема регулятора

Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.

Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания. Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.

Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи

Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.

Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение переменного тока от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1). Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9 В для микросхем DD1 и DD2. R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22 В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3). С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4).

Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.

На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится. Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться.

Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядится до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядится, процесс повторится.

Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.

С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служит для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1. Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7). Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.

Конструкция и детали регулятора температуры

Все детали тиристорного регулятора температуры размещены на печатной плате из стеклотекстолита. Так как схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью, плата помещена в небольшой пластмассовый корпус бывшего адаптера с электрической вилкой. На ось переменного резистора R5 надета ручка из пластмассы. Вокруг ручки на корпусе регулятора, для удобства регулирования степени нагрева паяльника, нанесена шкала с условными цифрами.

Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники. Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения. Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.

Регулятор мощности настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.

Схема разработана много лет назад, когда компьютеров и тем более лазерных принтеров не было в природе и поэтому чертеж печатной платы я делал по дедовской технологии на диаграммной бумаге с шагом сетки 2,5 мм. Затем чертеж приклеивал клеем «Момент» на плотную бумагу, а саму бумагу к фольгированному стеклотекстолиту. Далее сверлились отверстия на самодельном сверлильном станке и руками вычерчивались дорожки будущих проводников и контактные площадки для пайки деталей.

Чертеж тиристорного регулятора температуры сохранился. Вот его фотография. Изначально выпрямительный диодный мост VD1-VD4 был выполнен на микросборке КЦ407, но после того, как два раза микросборку разорвало, заменил ее четырьмя диодами КД209.

Как снизить уровень помех от тиристорных регуляторов

Для уменьшения помех излучаемых тиристорными регуляторами мощности в электрическую сеть применяют ферритовые фильтры, представляющие собой ферритовое кольцо с намотанными витками провода. Такие ферритовые фильтры можно встретить во всех импульсных блоках питания компьютеров, телевизоров и в других изделиях. Эффективным, подавляющим помехи ферритовым фильтром можно дооснастить любой тиристорный регулятор. Достаточно пропустить провод подключения к электрической сети через ферритовое кольцо.

Устанавливать ферритовый фильтр нужно как можно ближе к источнику помехи, то есть к месту установки тиристора. Ферритовый фильтр можно размещать как внутри корпуса прибора, так и с внешней его стороны. Чем больше витков, тем лучше ферритовый фильтр будет подавлять помехи, но достаточно и просто продеть сетевой провод через кольцо.

Ферритовое кольцо можно взять с интерфейсных проводов компьютерной техники, мониторов, принтеров, сканеров. Если Вы обратите внимание на провод, соединяющий системный блок компьютера с монитором или принтером, то заметите на проводе цилиндрическое утолщение изоляции. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех.

Достаточно ножиком разрезать пластиковую изоляцию и извлечь ферритовое кольцо. Наверняка у Вас или Ваших знакомых найдется не нужный интерфейсный кабель от струйного принтера или старого кинескопного монитора.

Задать вопрос автору статьи, оставить комментарий

Виталий Александрович 15.12.2016

Александр Николаевич, добрый вечер.
Сегодня собрал по Вашей схеме регулятор под заглавием в статье "Простейшая тиристорная схема регулятора". Но он у меня не работает, точнее, сильно греется конденсатор, два просто взорвались, если можно подскажите в чём причина.

Александр

Здравствуйте, Виталий Александрович!
Электролитический конденсатор может греться или взорваться если не соблюдена полярность его подключения или от превышения величины, поданного напряжения. В данной схеме величина напряжения на конденсаторе определяется величиной сопротивления нагрузки, R2 и от положения движка резистора R1. Расчетная его величина не должна превышать 25 В.

Поэтому и установлен конденсатор, рассчитанный на напряжение 25 В. Конденсатор выйдет из строя в случае пробоя диода VD1.
Любые бестрансформаторные схемы, работающие непосредственно от сети 220 В нужно очень аккуратно собирать, так как при ошибках элементы могут мгновенно выйти из строя.

Виталий Александрович

Оказалось, что напряжение конденсатора действительно ниже 25 В и второй вопрос. На сколько можно увеличить или уменьшить его ёмкость.

Александр

Емкость конденсатора не очень влияет на работу устройства и только определяет диапазон регулировки. Обычно емкость электролитических конденсаторов имеет разброс до 50%, так что его величину лучше определять экспериментально, включив в место паяльника электрическую лампочку. По ее яркости легко подобрать нужную емкость конденсатора и, в случае необходимости номиналы резисторов.

Схема устройства электрических муфельных печей

Схема электрических печей, используемой в лабораториях, цехах и на производстве для проведения исследований, нагрева и плавки, схожа у разных производителей. Оборудование может быть разработано с камерой из керамики или волокнистых материалов. В зависимости от мощности и габаритов муфельная печь применяется для различных задач.

Функционирование муфельной печи зависит от скорости и уровня разогрева муфеля до определенной температурной отметки

Стандартная схема электрической муфельной печи

Как вы можете видеть на фото ниже, схема электрической муфельной печи предусматривает как нагнетание высоких температур, так и их поддержание. Для безопасной работы теплового прибора происходит отвод лишней влаги и пара. Также выполнена изоляция рабочих элементов. Состоит оборудование из:

Регулирующего милливольтметра(№1).
Индикаторов(№2).
Предохранителя(№3).
Выключателя(№4).
Управляющего блока(№5).
Нагревательного бокса(№6).
Корпуса(№7).
Керамического муфеля(№8).
Нагревательного элемента(№9).
Теплоизоляционного слоя(№10).
Противовеса(№11).
Двери(№12).
Отсека для контрольной термопары(№13).
Проема для терморегулятора(№14).

Подробная схема электропечи с муфелем прямоугольной формы

Особенности электрической схемы печи сопротивления

Рассматривая электрические схемы печей сопротивления можно выделить оборудование двух типов. Основным отличием является способ воздействия на обрабатываемые образцы:

1. Косвенный нагрев. Приборы подходят для плавки металлов и прочего. Конструкция состоит из:

Деталей нагрева(№1).
Футеровки(№2).
Теплоизолирующего слоя(№3).
Жароустойчивого пода(№4).

Конструкция печи сопротивления с косвенным нагревом

2. Прямой нагрев. Электроэнергия преобразуется в тепло непосредственно в нагреваемом изделии. Это позволяет достигать нужной температуры за короткое время. Конструкцию такого оборудования вы можете видеть ниже, где:

Обрабатываемый образец (№1).
Понижающий трансформатор (№2).
Контакты (№3 и №4).

Конструкция печи сопротивления прямого нагрева

Муфельные печи для обжига керамики, ювелирные, мини и прочие модели с муфелем применяются для:

Переплавки ценных металлов.
Старения поверхностей.
Обжига стекла и керамики.
Сушки материалов, отличающихся высокой теплопроводностью.

Электрическая схема индукционной печи

Электрическая схема индукционной печи представляет собой сложный механизм, обеспечивающий надежность прибора при выполнении различных задач. Она состоит из:

Автовыключателя элементов нагрева (F1), электропривода дверцы (F2) и цепей управления техникой (F3).
Промежуточного реле контактора нагревательных элементов (КА).
Контактора элементов нагрева (KM1), электропривода открывания (KM2) и закрывания двери (KM3).
Печного автотрансформатора (Т).
Термодатчика (В).
Электромагнитного тормоза (Y).
Кнопки стоп (S1), открывания (S2), закрывания (S3), выключателей (S4) и (S5), переключения режимов работы (S6) дверцы.
Двигателя привода печной двери (М).
Терморегулятора (TRS).
Сигнальной лампы превышения допустимой температуры (Н1), включения (Н2) и выключения нагревателя (Н3).
Добавочных резисторов сигнальных ламп R1, R2 и R3.

Электрическая схема индукционной печи

Если вы хотите приобрести печь с камерой из волокна, обязательно обращайте внимание на электросхему прибора.

Ремонт и обслуживание муфельных печей могут проводить мастера, прошедшие специальные курсы, с изучением устройства и электросхем оборудования

Изучив схему электрической муфельной печи легко подобрать оптимальный вариант теплоприбора. Подробнее об особенностях техники можно узнать у специалистов компании Labor. Для консультации звоните по указанным на странице номерам!

Электрические схемы микроволновых печей

Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера.

Силовая часть печей с электронными блоками управления практически не отличается от печей с электромеханическим управлением. На принципиальной схеме эти отличия проявляются лишь в том, что вместо контактов таймера присутствуют контакты реле. Иногда вместо репе ставится симистор, однако режим его работы фактически тот же, что и у таймера.

Такая взаимозаменяемость блоков управления позволяет, в частности, вдыхать новую жизнь в печи с напрочь сгоревшей электроникой путем замены электронного блока управления на электромеханический или на электронный, но от другой модели. Ограничения на подобную замену связаны, в основном, с габаритными размерами, особенностями крепежа и конструкцией механизма открытия дверцы.

В качестве примера рассмотрим схему микроволновой печи «Samsung RE290D», изображенной на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема микроволновой печи «Samsung RE290D»

Чтобы включить СВЧ нагрев, требуется подать напряжение 220 В на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Это будет происходить, если контакты микропереключателя «Monitor switch» (MS) разомкнуты, а контакты всех остальных элементов цепи замкнуты. Рассмотрим условия, при которых устанавливается требуемое состояние контактов.

Термореле «cavity TCO» и «magnetron TCO» замкнуты, если температура камеры и магнетрона не превышает допустимой температуры.

Микропереключатели «primary switch» (PS) и «secondary switch» (SS) осуществляют блокировку включения магнетрона при открытой дверце и замыкаются при ее закрытии. На рисунке состояние микропереключателей соответствует открытой дверце.

Включение микроволновой печи происходит при установке ручки таймера на заданное время. При этом замыкаются контакты «timer switch» (TS), находящиеся внутри таймера. На обмотку страхующего реле «safety relay» начинает поступать напряжение, и его контакты замыкаются. В результате включаются электродвигатели таймера и вентилятора, а на трансформатор через сопротивление «resistor» подается напряжение.

Микропереключатель «monitor switch» контролирует исправную работу элементов блокировки дверцы. Если по какой-либо причине микропереключатели PS и SS перестанут размыкаться, то попытка включить печь с открытой дверцей приведет к перегоранию предохранителя «monitor fuse».

Вследствие этого включение реле SR станет невозможным, и генерации СВЧ мощности не произойдет. Следует обратить внимание, что для согласованной работы микропереключатель PS должен замыкаться позже, а размыкаться раньше, чем, соответственно, разомкнутся и замкнутся контакты MS. Нарушение этого синхронизма приведет к тому, что контакты PS замкнутся до того, как разомкнется MS, или наоборот, контакты MS замкнутся раньше, чем разомкнется PS. В обоих случаях это приведет к кратковременному короткому замыканию по входу с последующим перегоранием предохранителя. К сожалению, подобный асинхронизм в работе микропереключателей явление нередкое, поэтому, если в микроволновой печи без всяких видимых причин при закрытии или открывании дверцы горят предохранители, проблема, скорее всего, именно в несогласованной работе микропереключателей.

Резистор R1 служит для снижения пускового тока и работает лишь несколько миллисекунде процессе каждого включения, до тех пор пока не сработает реле «inrush relay», напряжение на которое подается одновременно с началом прохождения тока через резистор.

Необходимость сопротивления вызвана тем, что в начальный момент, высоковольтный конденсатор разряжен и в положительный полупериод, когда на диод подано прямое смещение, вторичная обмотка трансформатора оказывается замкнута «накоротко». В результате, при включении печи, происходит резкий бросок тока и она вздрагивает как от испуга, передавая свое душевное состояние окружающим. Сопротивление позволяет ограничить пусковой ток на некоторое время, в течение которого конденсатор постепенно заряжается до номинального значения и печь плавно входит в рабочий режим.

В настоящее время большинство развитых стран имеют стандарты, ограничивающие величину пускового тока, поэтому рассматриваемые элементы становятся обязательным атрибутом микроволновых печей с электромеханическим управлением.

Микропереключатель « VPS switch», установленный на таймере, служит для регулировки мощности. При задании уровня мощности меньше максимального он осуществляет периодическое отключение печи в соответствии с рисунком

Фильтр «noise filter» служит для снижения радиопомех, проникающих по цепям питания во
внешнюю сеть. Схема содержит также лампу накаливания «lamp» и двигатели таймера «timer motor» и вентилятора «fan motor», назначение которых не требует комментариев.

В зависимости от модели микроволновой печи, она может не иметь каких-либо рассмотренных компонентов или, наоборот, иметь дополнительные (например, при использовании комбинированных способов нагрева), однако это не вносит существенных изменений в работу электрической схемы.

В отличие от силовой части микроволновых печей, схемы электронных блоков управления имеют гораздо большее разнообразие. Особенно отличаются между собой печи, не имеющие специализированного микроконтроллера, построенные на основе дискретных элементов. Это характерно для первых моделей, которые в настоящий момент не выпускаются, но еще имеются в обиходе. В связи с этим не имеет смысла рассматривать какую-либо из схем в качестве примера.

Вместо этого рассмотрим работу некоторых наиболее часто встречающихся узлов и связанные с ними неисправности.

Схема начальной установки (рис. 2), предназначена для предварительного сброса в «0» ячеек памяти ОЗУ и установки всех имеющихся в схеме триггеров, счетчиков и т.п. в исходное состояние при подаче напряжения на блок управления.

Рис. 2. Схема начальной установки

В момент включения микроволновой печи в сеть конденсатор С разряжен, поэтому напряжение на нем равно «0» и на вход «reset» контроллера поступает сигнал сброса. Через короткий промежуток времени конденсатор зарядится через сопротивление R до напряжения питания, сигнал сброса на входе исчезнет и схема будет готова к дальнейшей работе.

Иногда сигнал сброса формируется не только при включении питания, но и при его снятии. Схема устройства, выполняющего данную функцию, показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема начальной установки и контроля питания

Данная схема производит общий сброс и в том случае, если по какой-либо причине напряжение питания на микроконтроллере превысит допустимое.

Генератор тактовых импульсов, как правило, находится внутри микроконтроллера, за исключением источника опорной частоты, в качестве которого обычно используется кварцевый резонатор. Схема его подключения и сигналы на входе (BQ1) и выходе (BQ2) каскада усиления показаны на рис. 4.

Рис. 4. Схема подключения кварцевого резонатора

Формирователь сетевых синхроимпульсов предназначен для привязки времени включения и выключения силового источника питания к моменту прохождения амплитуды сетевого напряжения через ноль. Это позволяет предотвратить нежелательные выбросы тока в момент коммутации. Схема формирователя представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема формирователя импульсов

Он представляет собой транзисторный усилитель ключевого типа. В отрицательный полупериод транзистор закрыт и напряжение на выходе равно нулю. В положительный полупериод транзистор быстро входит в насыщение и амплитуда сигнала на выходе становится равной напряжению питания транзистора. Изменение выходного напряжения на выходе усилителя воспринимается микроконтроллером как момент перехода сетевого напряжения через ноль.

Коммутация элементов силовой цепи, как правило, производится посредством реле, установленных на блоке управления. Схема включения реле показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема управления включением реле

Особенностью многих схем аналогичного назначения является невозможность включения силовой цепи (реле RY1) без предварительного включения вентилятора (реле RY2) и при открытой дверце камеры. В рассматриваемом случае это достигается тем, что ток через транзистор Q3, который включает реле RY1, может протекать только при замкнутом микропереключателе «DOOR» и открытом транзисторе Q2, включающем вентилятор, лампу и двигатель столика.

Схема формирования импульсов звуковой частоты предназначена для генерации зуммером звукового сигнала. Во многих случаях эта функция выполняется микроконтроллером с помощью программных средств. Однако в некоторых печах микроконтроллер задает только время звучания сигнала, а генератор звуковой частоты выполнен на дискретных элементах. В качестве примера рассмотрим рис. 7.

Рис. 7. Схема генератора сигнала звуковой частоты

Схема состоит из мультивибратора на транзисторах Q1, Q2 и усилителя на транзисторе Q3.
При отсутствии управляющего сигнала все транзисторы закрыты. При поступлении сигнала управления (+5 В) база транзистора Q2 оказывается под высоким потенциалом и он отпирается. Происходит постепенный заряд конденсатора С1 через резистор R4. В какой-то момент напряжение на нем, а соответственно, и на базе транзистора Q1 превысит напряжение отпирания, транзистор Q1 откроется, в результате чего напряжение на базе транзистора Q2 упадет и он закроется.

Конденсатор начнет разряжаться через сопротивления R1, R2, пока напряжение на нем не упадет до такого значения, при котором закроется транзистор Q1. После этого весь цикл будет повторяться до тех пор, пока не исчезнет управляющий сигнал. В те моменты, когда открыт транзистор Q1, будет открываться и транзистор Q3, в результате чего на вход зуммера будет поступать переменный сигнал звуковой частоты.

Схема контроля питания (рис. 8) производит общий сброс микроконтроллера, в том случае, если питающее напряжение на нем превышает допустимый уровень.

Рис. 8. Схема контроля питания

Напряжение стабилизации на стабилитроне чуть меньше напряжения питания, поэтому в обычном режиме падение напряжения на резисторе R1 и соответственно на базе транзистора составляет доли вольта. Транзистор закрыт, но находится на грани открытия. Прирост напряжения выше номинального полностью падает на резисторе R1, поэтому даже относительно небольшое увеличение напряжения питания, свидетельствующее о неполадках в схеме стабилизации, приводит к быстрому отпиранию транзистора и формированию сигнала сброса.

Подключение клавиатуры осуществляется в мультиплексном режиме (рис. 9).

Рис. 9 Схема подключения клавиатуры

На линии сканирования от микроконтроллера поочередно поступают короткие импульсы, синхронно смещенные относительно друг друга по времени.

При нажатии одной из кнопок последовательность импульсов, проходящих по подключенной к ней линии сканирования, поступает на соответствующую ей линию отклика и возвращается обратно в микроконтроллер, на один из его входов. Номер входа, по которому вернулись импульсы, и время их прибытия позволяют микроконтроллеру однозначно определить, какая из кнопок в данный момент нажата.

Поскольку подключение клавиатуры во многом аналогично рассмотренному ранее подключению знакосинтезирующих индикаторов, то в обоих случаях можно использовать одни и те же линии сканирования.

Диоды D1 — D4 служат для предотвращения замыкания выходов микроконтроллера при одновременном нажатии нескольких кнопок. Резисторы R1 — R4 фиксируют состояние логического «0», если ни одна из кнопок на данной линии отклика не нажата.

В рассматриваемом случае активным является низкий уровень напряжения, поэтому резисторы подключены к шине питания «-5 В».

Источники питания для цепей блока управления, как правило, имеют несколько выходных напряжений. Например, на рис. 10 показан источник питания, используемый во многих микроволновых печах компании «Samsung».

Рис. 10. Типовая схема питания блока управления микроволновой печи

В цепи накала люминесцентного индикатора используется переменное напряжение 2,5 В.

Анодное напряжение — -31 В создается схемой удвоения на диоде D2 и конденсаторе С2,-работа которой аналогична работе силового блока питания. Питание репе и зуммера осуществляется от стабилизированного напряжения -12 В, формируемого выпрямителем на диоде D1, управляющим транзистором Q, источником опорного напряжения на стабилитроне ZD и резисторе R1 и сглаживающими фильтрами на конденсаторах С1 и С3.

Дополнительный стабилизатор на интегральной микросхеме IC1 осуществляет питание микроконтроллера. На вход IC1 подается напряжение -12 В, с выхода снимается хорошо стабилизированное напряжение -5 В.

Параллельно первичной обмотке трансформатора иногда включается варистор, полупроводниковый прибор на основе окиси цинка. Назначение варистора состоит в том, чтобы предохранить блок питания от скачков напряжения (которые могут происходить при отключении мощной нагрузки, например магнетрона).

Вольт-амперная характеристика варистора напоминает аналогичную характеристику двунаправленного стабилитрона (рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид, условное обозначение и вольт-амперная характеристика варистора

Скачок напряжения на входе трансформатора приводит к резкому снижению сопротивления варистора и, как следствие, к выравниванию напряжения. Поскольку при этом через варистор протекает большой ток, то длительное воздействие повышенного напряжения приводит к его перегоранию.

При выходе варистора из строя замену ему можно не искать, достаточно выпаять его останки из платы и зачистить обугленные места. С учетом того, что в России повышенное напряжение в сети явление нередкое, в микроволновые печи, поставляемые в нашу страну, варистор, как правило, не ставится.

В некоторых печах (например, «Moulinex») используются бестрансформаторные блоки питания (рис. 12).

Рис. 12. Схема бестрансформаторного блока питания

Вместо трансформатора в данной схеме используется делитель напряжения, основными элементами которого являются конденсаторы С1 и СЗ и резистор R2. Сетевое напряжение, выпрямленное диодом D1, делится на перечисленных элементах пропорционально их сопротивлениям.

Реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости и может быть вычислено по формуле:

Если частота f измеряется в герцах, а емкость С в фарадах, то размерностью сопротивления Хс будут Омы. По сравнению с обычным резистивным делителем емкостной обладает тем преимуществом, что преобразует напряжение практически без потерь мощности.

Диод D1, помимо основной своей функции, связанной с выпрямлением напряжения, не позволяет разряжаться конденсатору С3, когда напряжение на нем превышает напряжение на входе. В итоге на конденсаторе С3 накапливается заряд, создающий постоянное напряжение величиной около 30 В.

В дальнейшем оно с помощью цепочки стабилитронов преобразуется в ряд стабилизированных напряжений, необходимых для работы блока управления. Резистор R1 служит для разрядки конденсатора С1 после отключения печи из сети. Характерной особенностью аналогичных блоков питания является то, что общая шина связана не с корпусом печи, а с одним из выводов сетевого напряжения.

Если в розетке, к которой подключена микроволновая печь, нулевой и фазовый провод перепутаны местами, то все элементы блока управления могут находиться под напряжением 220 В. Это никак не отражается на работе самого блока управления, но требует осторожности при проведении ремонтных работ.

Электроника СП01, Электроника СП10

Перед рассмотрением схем, представленных в данной статье, хотелось бы сделать некоторые предварительные замечания, которые необходимо учитывать в практической работе. Как правило, схемы микроволновых печей, выпускаемых одним и тем же производителем, во многом схожи между собой, поэтому, если даже на сайте не представлена интересующая вас модель некоторая полезная информация может быть получена при рассмотрении других моделей того же производителя.

Во многих случаях одна и та же плата блока управления используется в нескольких моделях, внешне не похожих между собой. Различие, если оно вообще имеется, может состоять в отсутствии или, наоборот, присутствии некоторых дополнительных компонентов и в тексте программы микроконтроллера.

Часть схем снабжена описанием работы или дополнительными комментариями. Они присутствуют там, где имеется существенное отличие от установившегося стандарта или выявлены характерные неисправности присущие только данной модели.

Информация по некоторым печам имеется у автора не в полном объеме, тем не менее, она помещена на сайте, поскольку лучше иметь что-то, чем совсем ничего. Часть схем составлялась по печатной плате, поэтому не исключена вероятность некоторых ошибок, за что автор заранее просит извинения у читателя.

Начнем с микроволновых печей российского производства

Микроволновая печь «Электроника СП01»

Принципиальная электрическая схема печи показана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема микроволновой печи «Электроника СП01»

Включение печи осуществляется при нажатии на кнопку «НАГРЕВ», после того как на таймере КТ1 установлено требуемое время и его контакты замкнутся. При этом конденсатор СЗ, предварительно заряженный через диод VD2, разряжается через управляющий электрод симистора VD3. Во время разряда симистор открывается и успевает на короткое время включить трансформатор H.V.Trans. Напряжение с управляющей обмотки трансформатора, после выпрямления диодным мостом, поступает на управляющий электрод симистора, поддерживая его дальнейшую работу.

Выключение печи происходит после отработки таймером заданного времени и отключения контакта КТ1.

Печь не предусматривает регулировки уровня мощности.

Микроволновая печь «Электроника СП10»

Принципиальная электрическая схема печи показана на рис. 2, список компонентов платы управления приведен в таблице 1, а перечень характерных неисправностей в таблице 2.

Рис.2. Принципиальная электрическая схема микроволновой печи «Электроника СП10»

Таблица 1. Перечень элементов платы управления микроволновой печи «Электроника СП10»

№ п/п	Позиционное обозначение	Наименование
1	КТ1	Реле времени РВ-З0А
2	В1, В2	Переключатель П2К-С-2-20-2
3	С2	Конденсатор электролитический 220 мкф 25 В
4	С3	Конденсатор электролитический 4.7 мкФ 450 В
5	R1	Резистор 100 К
6	R2	Резистор 680 Ом
7	R 3	Резистор 2.7 К
8	R4, R5	Резистор 180 Ом
9	VD1	Диодный мост КЦ405А
10	VD2	ДиодМД218
11	VD3	Симистор ТС122-25-5-7
12	К1	Реле РП21-003-УХЛ4А-220В

Таблица 2. Характерные неисправности микроволновой печи «Электроника СП10»

№ п/п	Перечень характерных неисправностей	Возможная причина неисправности испособы ее устранения
1	В момент нажатия кнопки «ПУСК» печь включается на короткое время и тут же выключается	Неисправен диодный мост VD1
2	Печь не включается	Прогорели контакты таймера КТ1. Подключить замыкаемые выводы к дублирующей паре контактов

Аналогичная схема или с небольшими различиями характерна для многих печей российского производства 80-х годов («Садко», « Метеор», и т.д.). Ее основное отличие от предыдущей модели состоит в возможности регулировки мощности посредством микропереключателя SA4, который периодически замыкается кулачками укрепленными на валу микродвигателя М2. Соотношение между временем включения и выключения SA4 в течение цикла задается с помощью ручки на панели управления.

Электрооборудование шахтной электропечи сопротивления СШОД

Электропечь шахтная лабораторная косвенного нагрева СШОД-1.1,6/12-МЗ-У4.2 предназначена для плавки и термообработки различных материалов при температуре до 1100°С в стационарных лабораториях. Печь имеет следующие параметры:

мощность, потребляемая при разогреве - 2,5 кВт;

мощность, потребляемая для поддержания рабочей температуры - 1,5 кВт;

номинальная рабочая температура - 1100 °С;

время разогрева до номинальной рабочей температуры незагруженной печи -150 мин;

неравномерность температуры в рабочем пространстве при номинальной температуре незагруженной печи - 5 °С;

точность автоматического регулирования при номинальной температуре - 2 °С.

Электропечь сопротивления СШОД-1.1,6/12-МЗ-У4.2 представляет собой прямоугольный корпус, выполненной из тонколистовой стали, в котором размещены камера нагрева и блок управления (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция электропечи

Нагреватель выполнен в виде керамической трубы, на которой высокоглиноземной обмазкой закреплена проволока из сплава с высоким удельным сопротивлением. Внутренняя поверхность трубы нагревателя образует рабочее пространство электропечи.

Блок управления электропечи служит для автоматического поддержания заданной температуры с точностью, указанной в технической характеристике.

Элементы блока управления - регулирующий милливольтметр 5, электронная приставка, тиристор, сигнальная лампа 6 и выключатель расположены на передней панели 8, которая крепится на боковых стенках корпуса камеры нагрева четырьмя винтами 9. Для уменьшения тепловых потерь через отверстие рабочей камеры последнее закрывается крышкой 10.

Функциональная схема электропечи приведена на рис. 2.

Рис. 2. Функциональная схема шахтной лабораторной печи

К шинам питания непосредственно или через выключатель подключены: электропечь последовательно с тиристором, узел управления тиристором, регулирующий милливольтметр и узел эталонного напряжения.

Тиристор выполняет функцию бесконтактного выключателя. Измерение и регулирование температуры осуществляется посредством термопары Тп и регулирующего милливольтметра.

Узел управления тиристором предназначен для выработки управляющих сигналов, поступавших в цепь управления тиристора по командам от регулирующего милливольтметра.

Узел эталонного напряжения служит для выработка эталонного напряжения, необходимого для работы регулирующего милливольтметра.

Принципиальная схема шахтной лабораторной печи

Рис. 3. Схема электрическая принципиальная электропечи сопротивления СШОД-1.1-1,6/12-М3-У4.2

Электропечь 1 через тиристор Т1 подключена непосредственно к входным шинам источника питания напряжением 220 В. Узел управления тиристором выполнен на основе трансформатора Tp1, выпрямительного моста на диодах Д1-Д4, конденсатора С1, резистора R1 и диодов Д5, Д6.

Регулирующий милливольтметр состоит из собственно милливольтметра, включенного в диагональ моста, образованного термопарой Тп, резисторами R2-R7 и узлом эталонного напряжения. К зажимам 5, 6 подключены размыкающие контакты, установленные на механизме задания температуры. Эти контакты размыкаются упором, связанным со стрелкой милливольтметра.

Узел эталонного напряжения выполнен на трансформаторе Тр2, в первичную обмотку которого включен токоограничивающий конденсатор С2, а во вторичную - выпрямитель на диоде Д8. Резистор R2 является токоограничивающим и служит для задания рабочей точки стабилитрона Д9. Напряжение, снимаемое со стабилитрона, является выходным для узла эталонного напряжения.

Работа схемы шахтной лабораторной электропечи сопротивления

При выключенном выключателе В (см. рис. 3) на зажимы печи подается напряжение 220 В. Указатель заданной температуры устанавливают на требуемое значение. Тиристор Т1 заперт, так как в цепи его управляющего электрода не протекает ток. Нагрев печи не происходит.

При включении выключателя В тиристор отпирается, так как через его управляющий электрод начинает протекать ток по цепи: катоды диодов Д1, Д3 - резистор R1 - диоды Д5, Д6 - управляющий электрод тиристора Т1 - катод тиристора Т1 - размыкающий контакт регулирующего милливольтметра - аноды диодов Д2, Д4. Электропечь начинает нагреваться.

В момент времени t1 размыкающий контакт регулирующего милливольтметра разрывает цель управляющего электрода тиристора Т1. Тиристор запирается, и печь отключается. Температура начинает понижаться. В момент времени t2 электропечь включается, и ее температура начинает повышаться. В результате температура электропечи колеблется около заданного значения, как это показано на рис. 4.

Рис. 4. Зависимости температуры и потребляемой мощности электропечи во времени

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также: