Парогенератор на природном газе

     ( Окончание )

Теперь в подробностях рассмот­рим работу электрической схемы системы (рис. 1).

Стабилитрон D1 с резистором R2 переводит напряжение питания на +9 В. U4.1, U4.2, U4.3 являются буферными элементами для свето- диодов? у которых рабочий ток со­ставляет до 5 мА. Кроме того, U4.1 с элементами U3.1, U3.2 образует RS-триггер, регистриующий состо­яние уровня воды. Самый длинный электрод уровня воды (рис. 2) име­ет разрешительную функцию и де­тектирует уход воды от самого ниж­него уровня (при аварии). При по­рожном котле, когда оператор только-только приступает к загруз­ке котла водой, этот электрод бло­кируется тумблером блокировки воды S3. Элемент U3.3 разрешает прохождение сигнала от триггера уровня, одновибратора R12, VR1, U4.6, U2.1, С6, U2.2, с двумя вхо­дами (вход 1 - D12, С5, D14, вход 2 - D13, С8, D15) на ключи со вхо­дами на элементах U5.2, U2.4.

Одновибратор запускается при каждом изменении состояния тригге­ра уровня воды через буфера на U4.4 и U4.5, задним фронтом импульса, посредством дифференцирующего конденсатора С5 или С8. Встреч­но конденсаторам подключенными диодами обеспечивается их сброс для последующих спадов. D14, D15 обеспечивают развязку входов.

VR1 и С6 определяют время ре­зультирующего импульса, на кото­рый будет подано напряжение на электроотвертку-затвор.

Оптопара V04 призвана смещать логические уровни с выхода U2.4 напряженями +9 В/О В на О В/-6 В по­тому, что нижнее плечо транзис­торного полу мостового ключа на половину запитано с отрицательно­го, по отношении общего провода, напряжения.

Элемент U5.3 есть сумматор разрешительных условии для пус­ка триггера ключа горелки. Усло­виями запуска являются заполне ние как минимум до нижнего уров­ня водой, исходное состояние ма­нометра, нормально-разомкнутый контакт которого при срабатыва­нии замыкает вход U3.4 на общий провод и нулевой потенциал от узла сопряжения с таймером, на оптопаре V01. Триггер ключа го­релки выполнен на элементах U1.2, U1.3. Взводится этот триггер при наличии логической "1" на выходе U5.3, при помощи кнопки S4 (рис. 2). Элементы R27, D16, D17, U1.1 образовывают функцию "И-НЕ" от сигналов триггера горелки и сум­матора разрешительных состояний горелки. Выход элемента U1.1 сво­им нижним уровнем запускает оп­тосиммистор V05. Тут нет опечат­ки, именно оптосиммистор, хотя в схеме условное обозночение дано оптотранзистора. (В библиотеке Diptrace отсутстовавал такой отпосимистор и было принято решение переделать только печатный от­тиск оптотранзистора на нужный нам оптосиммистор.) VD6 также является оптосимистором.

Элемент U5.1 является сумма тором аварийных собитий, таких как уход воды с нижнего уровня, срабатывание манометра давле­ния пара и пропадание напряжения обратной связи горелки. Элемент U2.3 через интегратор R26, С10 сум­мирует наличие сигнала (активный - низкий уровень) с ключа горелки и U5.1. Тут постоянная времени R26, С10 должна быть больше задерж­ки поступления сигнала обратной связи горелки, обусловленная про­межутком времени, протекающим с момента подачи напряжения пи­тания горелке и появлению обрат­ного напражения на вентиляторе поддува горелки. Эта задержка фактически фильтрируется интег­ратором и оберегает от ложного срабатывания сигнализации. При внимательном рассмотрении схе­мы видно, что транзистор Q2 под­ключен паралелно тринистору D2, который является триггером на по­стоянном токе. При начальной на­ладке системы был обнаружен та­кой феномен, что даже кратковре­менное шунтирование тринистора транзисторным ключем открывает тринистор, без подачи сигнала не­посредственно на управляющий электрод. Тринистор будет открыт так долго, как долго через него бу­дет течь ток. То есть, в данном слу­чае, до отключения его питания, так как он запитан от постоянного напряжения, через тумблер S3 (рис. 2).

Элемент U1.4 управляет насос­ным ключом на Q3, V06, D18.

Часы-таймер китайского произ­водства, типа КК-612С или аноло- гичные. Выводы берутся с пьезокерамичесого динамика будильника. Следует отметить, что некоторые модели этих часов при исходном состоянии имеют постоянное на­пряжения на клеммах динамика, на которое динамик не реагирует. В таком случае съем сигнала осуще­ствляется с батарейки и динамика. При исходном состоянии вольтмет­ром замеряется наличие О В меж­ду одними выводами динамика и батарейки часов. Потом, выставив нужное время боя, вольтметром выясняют правильную фазировку +/-. V01 реагирует на постоянную составляющую звукого сигнала с часов-будильника. Как правило, эти часы дают кратковременный зуковой сигнал на каждый час. Этот режим сбрасывается одно­временным нажатием на все три кнопки часов.

Звуковой сигнал аварии выда­ет обычный автомобильный сигнал на 12 В.

К выводу 18 печатной платы (рис. 1) подводится нормально ра­зомкнутый контакт манометра, а другой конец контакта подключает­ся к общему проводу. При сраба­тывании монометра вывод 18 под­ключается на общий провод.

На стабилитрон D1 типаД814Б следует ставить теплоотвод. Он у нас самодельный: берем электро­литическим конденсатор номина­лом '100-500 мкФ, удаляем начин­ку конденсатора. Ножницами раз­резаем алюминиевую гильзу кон­денсатора "ромашкой" и сгибаем назад. Берем гвоздь диаметром не­много менее диаметра корпуса стабилитрона и протыкаем днище гильзы конденсатора. С усилием нанизываем готовый теплоотвод на стабилитрон и паяем стабилит­рон на место.

Наладка схемы начинается сле­дующим образом. Подается -220 В на импульсный (или анологичной мощности параметрического типа) источник питания на 12 В. Почередно замыкаем на общий провод вы­воды, идущие к электродам уров­ня воды. Убеждаемся, что загора­ются соответствующие светодиоды уровней.

Включаем тумблер блокировки воды. Выводы 24 и 23 замыкаем на общий провод так, чтобы симули­ровать поступление и уход воды от­носительно электродов уровня воды. Убеждаемся в правильной работе триггера уровня воды (ак­тивный уровень - "0") и появление модулированных одновибратором импульсов на выходах U5.2 и U2.4. При этом высоким уровнем с U2.4 электрозатвор перекрывает воду, импульс с U5.2 -открывает. Это оз­начает, что мотор электроотвертки надо сфазировать именно так. С помощью S2 переводим переклю­чатель рода работы на электрозат­вор и наблюдаем в действии элетрозатвор воды. Хотя шаровой кран приводится в действие при помо­щи электроотвертки, маховик руч­ного перевода шарового крана ни в коем случае не отбрасывается, так как выполняет сразу три важ­ных функции. Во-первых, им мож­но воспользоваться при ручном пе­реводе крана. Во-вторых, он выпол­няет роль индикатора состояния ("открыто'У'закрыто") крана, и, в- третьих, выполняет ограничение поворота шара-затвора в кранике на не более чем 90 градусов.

Если в реальном режиме рабо­ты или во время симуляции вода не достает до среднего электрода, это означает, что при подаче питания сразу на электроотвертку поступит команда открытия затвора. Надо проследить, чтобы исходное состоя­ние шарового крана было "закрыто" в это время. Далее, переменным резистором VR1 выставляется вре­мя, с маленьким избытком, досточ- ное для полного перевода шарово­го затвора с одного положения на другое положение.

Важно помнить!

1.   При отладке нужно проявить особое внимание безопасности. Некоторые детали и печатные про­водники находятся под сетевым на­пряжением.

2.   Собственные аккумуляторы электроотвертки надо извлекать.

     

Печатная плата (рис. 3-6) была разработана в среде DipTrace Freeware edition [2], которая полнос­тью функциональна, не имеет вре­менных ограничений использования, имеет возможность экспорта проек­та на распространенные форматы, но имеет ограничение по контактным площадкам всех используемых ра­диодеталей и разъемов (до 300 штук). К счастью, наша схема уложи­лась под это ограничение и не при­шлось тратится на коммерческую версию. Особо надо отметить, что средствами Diptrace можно также пе­ределать топологию стандартных ра­диоэлементов под те элементы, ко­торых в библиотеке нет, но они есть в наличии и могут буть применены как аналоги. Например, печатные оттиски диодных мостов D3SB60 были созданы на основе переделки печатной топологии другого, близко­го по форме. Но эти мосты могут быть заменены на маломощные, типа КД906, у которых топология со­вершенно иная. Тут придется иметь навыки работ в среде Diptrace, и это только облегчит решение таких задач в будущем.

Есть и другие схожие приложения, иной раз совершенно бесплатные и очень добротные, но с ограничением экспорта в другие общераспростра­ненные форматы, имея только свой, внутренний формат, для обязатель­ного дальнейшего заказа печатной платы у владельца-фирмы про­граммного продукта.

Печатная плата (двусторонняя, с металлизацией отверстий), после досконального обзвона и просмотра Интернет - страничек разных фирм, принимающих заказы на изготовле­ние печатных плат, была заказана в фирме [3], которая отличалась са­мым бюджетным предложением (менее 100 долларов за 4 экземпля­ра плат). В итоге, после получения готовых плат выяснилось, что и ка­чество работы было выдержано на очень высоком уровне. Правда, я бы мог назвать номер своего заказа и дать читателям журнала еще боль­шую скидку у фирмы изготовителя плат (фотошаблоны готовы), но, к со­жалению, эта версия моего проекта имела ошибки и нет смыла его тира­жировать (мне потом пришлось пре­одолевать свои ошибки навесным монтажом и разрезанием нескольких печатных дорожек). Но радиолюбите­ли, заказавшие данную плату, могут опубликовать свой номер заказа, дав возможность другим приобретать платы дешевле. В данной статье приводится фото печатных плат. Од­нако готов читателям журнала по электронной почте выслать проект во внутреннем формате Diptrace, а также экспорт эскиза печатной пла­ты по PCad, для дальнейшего зака­за у изготовителей печатных плат. Запрос можно послать на e-mail: woodlist@list.ru

Общий вид щита спереди, элект­роотвертка с кронштейном для свар­ки к трубе воды, вид монтажа изнут­ри щита представлены на фото 1-3. ( от составителя :- фото не выкладываю из-за крайне низкого качества )

Сводный лист радиодеталей

Тумблеры S2, S6 и кнопки S4, S5 взяты с оригинального щита. Тумб­леры S3, S7 любые, S3 рассчитан, как минимум, на ток сигнального прибора.

Выносные приборы и элементы:

R1, R2 подбираются МЛТ-2.

D2, D4-20 А, 25 В; D1, D3-3 А, 25 В.

Вг1 - 10 А, 25 В.

F1 -6 А.

F4, F5 - согласно инструкциям к насосу и горелке. Если в сумме ток получится больше 6 А, менять F1 на соответствующий.

Манометр- ЭКМ или аналогичный.

Аккумуляторы - 6 В, 10 А.

Тр2 - 60 Вт 2х -7-8 В.

Импульсный блок питания -12 В, 10-15 А, с подстройкой выходного напряжения.

Приборы и радиоэлементы на плате:

Резисторы - все 0,25 Вт, кроме R2.

R2 - 51 Ом, 2 Вт.

Соотношение R7/R4/R3 примерно равное 1/10/100. Например: 1М, ЮМ, Ю0М. В нашем конкретнем случае они по 75 кОм, 750 кОм, 7,5 МОм со­ответственно.

Резисторы "Strob" и R8 имеют соотношение от 10/1. В нашем слу­чае по 20 кОм и 2 кОм.

R13, R14-75 кОм.

R5, R15, R20 — 2,2 кОм.

R18- 10 Ом.

R16, R19, R27, R28 - 1 МОм.

R11, R9, R10-22 кОм.

R12-20 кОм.

VR1 - 1 МОм.

R1 -2 кОм.

R6 - 91 кОм.

R21 - 1,8 кОм.

R22, R23- 10 кОм.

R17-51 Ом.

R25, R30 - 360 Ом.

R24, R29 - 330 Ом.

R32 - не ставить!

R31 -2 кОм.

Конденсаторы:

С5, С8- 100 пФ.

С6-1-2 мкФ, можно электролити­ческий, но обязательно типа К53-14, плюсовым выводом к переменному резистору.

Остальные конденсаторы - 0,1 мкФ.

Транзисторы:

Q10, Q11 - любой п-канапьный, 100 мА, 35 В, который совпадает с то­пологией 1-Gate, 2-Drain, 3-Source.

04, Q8, 09, Q5,Q6, 07- IRF640.

Диоды:

D1 - Д814Б, с радиатором.

Мосты Acpowerup и GasACcheckup типа D3S60.

Остальные - типа КД531 или КД532 с любым буквенным индексом.

Оптопары:

V01-V04 типа EL817, от импульс­ных блоков питания АТХ компьютеров.

V05, V06 - МОС3042.

Симисторы:

ВТ137 или ВТ139.

При необходимости подобрать помощнее, согласно мощностям горелки и насоса.

D2 - тринистор на ток 10 А, на­пример AC10DSMA, но обратите внимание на цоколевку. Можно типа КУ201 или КУ202. При этом в сво­бодной зоне печатной платы свер­лить отверстие Мб и подключить вы­воды к печатным проводникам на­весным монтажом.

Микросхемы:

U1-U3 типа CD4001.

U4-CD4010.

U5 - CD4025.

Примечание: Можно вместо CD применить HEF. Например, HEF4001 вместо CD4001.

Совет

Посетите сайт [4] или аналогич­ные сайты для справок к радиопри­борам.

Ресурсы

2.   http://www.diptrace.com/

3.   http://www.siluar.ru

4.         http://www.alldatasheet.com

Ваге Аракелян

г. Ванадзор, Армения